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如何实现一种Ku波段宽频带微带天线的仿真设计
吴湛
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1 引言
微带天线由于其体积小、重量轻、剖面低、易于和载体共形、及易于加工和电路集成等诸多优点，在通信和雷达领域得到了广泛的应用。但是其固有的频带窄，一般典型微带天线的带宽在0.7%到7%左右，功率容量低，限制了其应用。近年来许多国内外的天线工作者在围绕如何展宽微带天线的带宽上做了大量的研究，也取得了显著的成果，具体可以归纳为以下几种方法：1 增加介质基板的厚度，降低介质的介电常数；2对馈电电路采用宽带阻抗匹配（如采用阻抗匹配电路或开缝耦合馈电等）；3 采用层叠贴片实现多贴片谐振；4采用开槽加载技术；5修改贴片形状；6新型基片材料的使用。在通常情况下，可以采用多种方法相结合的方法，这样往往能够取得比较好的效果。在诸多方法中采用口径耦合馈电扩展微带天线的带宽是比较成功的一种方法。这种耦合馈电的方法最早是由Pozar于1985年提出的，与传统的同轴馈电或侧馈相比，缝隙耦合馈电结构的主要优点是，这种馈电结构更适合电路的集成；由于采用了不共面的设计，由地面把辐射部分和馈电结构隔开，减少或消除了馈电结构对天线方向图的寄生辐射影响，能获得宽频带的驻波比特性。Vivek通过实验的方法研究了几种开不同的耦合槽对天线耦合量的影响，实验证明开H型耦合槽可以得到较大的耦合量，开H形槽耦合的微带天线一般可以获得10%（VSWR《2）左右的相对带宽，而且具有良好的交叉极化性能。文献使用了H型槽耦合馈电达到了宽频带和高增益的较好效果。通过修改H型槽从而获得了良好的极化效果和宽频带特性。此外，改进了H型耦合馈电的结构，在H型槽耦合馈电的基础上，在辐射贴片上也开H型槽，增强了馈线与贴片之间的耦合，从而扩展了天线的带宽。在以上的研究基础上，本文采用了H型槽耦合馈电，并在辐射贴片边缘处开缝的结构，以实现较宽频带的阻抗带宽。通过仿真发现该种新结构的微带天线在中心频率14.5GHz能够达到39.8%的阻抗相对带宽（S11《-10db）。表明该结构能够有效地展宽微带天线的带宽。
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