非交叉饋電的印刷對數周期天線(xiàn)的頻域特性

4實(shí)驗結果

根據仿真所得到的天線(xiàn)參數制作了一個(gè)天線(xiàn)樣機（圖6），并在微波暗室內用AgilentE8363B型矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀進(jìn)行了測試，測試內容包括反射系數、方向圖和增益，測試結果列于圖7-圖9及表2中。測試結果表明，天線(xiàn)在3.1-10.6GHz的頻率范圍內的反射系數低于-10dB，與仿真所得到的3.23-9.84GHz略有差異；增益測試結果比仿真結果要小1dB；方向圖的測試結果在主瓣范圍內與仿真結果相差不大，而副瓣相差較大?？傮w來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)滿(mǎn)足UWB通信的技術(shù)指標。造成實(shí)驗結果和仿真結果差異較大的原因是：（1）印刷基片采用的是普通的FR-4型板，這種材料的損耗是較大的，其損耗正切約為10-2量級，遠大于常用的Rogers系列的材料（10-4量級），所導致的能量損耗會(huì )使得天線(xiàn)的反射系數和增益下降；（2）天線(xiàn)焊接的影響以及天線(xiàn)方向圖測試夾具的影響會(huì )影響天線(xiàn)方向圖副瓣電平的測試結果，并且FR-4材料的不穩定性也會(huì )影響天線(xiàn)方向圖的測試結果。

（a）天線(xiàn)樣機圖 （b）饋電結構圖

圖6天線(xiàn)樣機及平衡饋電結構圖

圖7天線(xiàn)反射系數測試結果

（a）4GHz （b）6GHz （c）9GHz

圖8天線(xiàn)方向圖仿真結果

（a）4GHz （b）6GHz （c）9GHz

圖9天線(xiàn)方向圖測試結果

表2天線(xiàn)增益

在天線(xiàn)樣機的制作中，需要注意的是SMA同軸接頭饋電的平衡-不平衡轉換問(wèn)題，文中對于SMA接頭的焊接如圖6（b）所示，同軸接頭與集合線(xiàn)的焊點(diǎn)是一個(gè)漸變的圖形，這樣就可以使給印刷對數周期天線(xiàn)饋電的結構為同軸線(xiàn)-漸變準微帶線(xiàn)-集合線(xiàn)（平衡微帶線(xiàn)），從而使饋電達到平衡。

5結論

提出了一種非交叉饋電的印刷對數周期天線(xiàn)，通過(guò)軟件仿真分析了天線(xiàn)金屬的表面電流，解釋了天線(xiàn)具有超寬頻帶的原因；并且根據表面電流的仿真結果，提出了與該印刷型對數周期天線(xiàn)具有等效輻射特性的獨立饋電的對稱(chēng)振子天線(xiàn)陣列模型，解釋了天線(xiàn)的輻射特性。實(shí)驗結果表明，該天線(xiàn)可以工作于3.1-10.6GHz的頻率范圍內，工作頻帶內的增益典型值為6dB，可以應用于UWB領(lǐng)域，另外，該天線(xiàn)所采用的非交叉饋電以及從長(cháng)振子一側饋電的方法可以不引入同軸線(xiàn)，因此可以廣泛適用于毫米波以及集成電路系統中的天線(xiàn)設計領(lǐng)域。