寬帶小型化開(kāi)口縫隙天線(xiàn)設計

0 引言
當今，無(wú)線(xiàn)通訊行業(yè)發(fā)展迅猛，并且掌上電腦、筆記本電腦和手機都已經(jīng)成了人們生活的必需品。同時(shí)，通訊系統也需要寬頻帶來(lái)實(shí)現多媒體信息無(wú)線(xiàn)傳輸和接收的高速率。因為微帶饋電的縫隙天線(xiàn)擁有較寬的阻抗帶寬和簡(jiǎn)單的結構、以及易于加工和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，該類(lèi)型天線(xiàn)也正被廣泛應用于各種無(wú)線(xiàn)傳輸設備。
實(shí)事上，雖然人們對微帶饋電的縫隙天線(xiàn)進(jìn)行了廣泛和深入的研究。但如何同時(shí)實(shí)現天線(xiàn)的小型化和寬帶特性仍是一項艱巨的任務(wù)。目前已有研究者提出了兩種微帶開(kāi)口縫隙結構(L型和倒T型)，這些結構可以實(shí)現寬帶特性并減小天線(xiàn)的尺寸。
本文提出了一種新的開(kāi)口縫隙天線(xiàn)的設計方法。該天線(xiàn)利用FR4介質(zhì)板，并采用50Ω阻抗匹配的微帶饋電。由于該方案將地板置于介質(zhì)板的一面，而將微帶饋線(xiàn)置于介質(zhì)板的另一面。因此，通過(guò)微帶線(xiàn)對開(kāi)口縫隙進(jìn)行耦合，即可實(shí)現天線(xiàn)的寬頻特性。

1 天線(xiàn)尺寸設計
圖l給出了該天線(xiàn)的具體結構尺寸。該天線(xiàn)被制作在厚度為0．8 mm、介電常數為4．4的FR4介質(zhì)板上，介質(zhì)板的尺寸為27 mm×30 mm。設計時(shí)可將開(kāi)口縫隙開(kāi)在地板上，該縫隙的位置應使得整個(gè)地板呈非對稱(chēng)性。微帶饋線(xiàn)則位于介質(zhì)板的另一面。這樣，通過(guò)50 Ω阻抗匹配的微帶饋線(xiàn)與背面的開(kāi)口縫隙之間的耦合，即可實(shí)現整個(gè)小天線(xiàn)的寬帶特性。

2 天線(xiàn)結構
該天線(xiàn)的開(kāi)口縫隙為矩形結構，長(cháng)度L和寬度W為其主要參數。其中縫隙長(cháng)度L決定頻段較低的諧振模式，而較高頻段的諧振模式則由縫隙寬度W激勵產(chǎn)生。這樣，通過(guò)適當選擇開(kāi)口縫隙的尺寸，即縫隙的長(cháng)度和寬度，就可以將兩種模式很好地耦合起來(lái)以實(shí)現一個(gè)較寬的阻抗帶寬。同時(shí)，也可以調節開(kāi)口縫隙在地板上的位置，或者調節微帶饋線(xiàn)的位置，以使天線(xiàn)具有較好的阻抗匹配特性。

3 性能參數
圖2所示是該天線(xiàn)仿真所得的回波損耗曲線(xiàn)。該天線(xiàn)的工作頻段為2．89～6．74 GHz，阻抗帶寬約為80．2％，回波損耗小于-10 dB。表1所列是該天線(xiàn)在L2不變時(shí)不同大小的地板所對應的工作頻段。圖3是該天線(xiàn)的增益曲線(xiàn)，可見(jiàn)，整個(gè)工作頻段內的天線(xiàn)增益變化小于3 dB。同時(shí)，該天線(xiàn)的輻射方向對于無(wú)線(xiàn)傳輸設備也是可以接受的。

4 結束語(yǔ)
本文給出了一個(gè)小型化的寬帶天線(xiàn)的設計方法。該天線(xiàn)將地板位于介質(zhì)板的一面，微帶饋線(xiàn)位于另一面?？赏ㄟ^(guò)微帶饋線(xiàn)和開(kāi)口縫隙間的耦合來(lái)實(shí)現天線(xiàn)的寬帶特性。天線(xiàn)大小為27mm×30mm×0．8 mm，阻抗帶寬為80．2％。該天線(xiàn)的小型結構和寬頻特性使其很適合應用到移動(dòng)終端設備中。