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L型探针耦合圆柱共形贴片天线辐射特性解析
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2017-11-18
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1 引言
微带贴片天线是谐振式天线，无论采用微带馈电还是同轴馈电，都存在频带窄的缺点，一般在2～5%左右；采用L－型探针耦合馈电的贴片天线，可以解决大大提高天线的带宽，带宽比到20％［；有限柱面上的贴片天线和天线阵，在通信基站中应用广泛，而采用矩量法（MOM）求解L－型探针馈电圆柱贴片天线电场积分方程，计算了贴片天线辐射方向图的情况，分析的是平面矩形贴片而不是真正和柱面共形。
本文利用柱坐标FDTD方法，采用单轴各向异性完全匹配层作为吸收边界，采用金属柱体延伸到吸收层内的做法以避免柱坐标FDTD算法中心值奇异问题，来计算L型探针耦合共形贴片天线的辐射特性。
2 单个柱面共形贴片天线分析
天线的工作参数（mm）为：Hc=132，Rc=50，L= W=44，s=14，s1=9.5，s2=20。f0＝2.45GHz。采用柱坐标FDTD计算参数,采用硬激励方式的δ源馈电，采用高斯脉冲信号。
图1 探针馈电的圆柱共形贴片天线
2.1 共形贴片和平面贴片S参数比较
图2是二种情况下的馈电点回波损耗和驻波比比较，平面情况结果为采用共形FDTD算法计算得到。
（a） S11
微带贴片天线是谐振式天线，无论采用微带馈电还是同轴馈电，都存在频带窄的缺点，一般在2～5%左右；采用L－型探针耦合馈电的贴片天线，可以解决大大提高天线的带宽，带宽比到20％［；有限柱面上的贴片天线和天线阵，在通信基站中应用广泛，而采用矩量法（MOM）求解L－型探针馈电圆柱贴片天线电场积分方程，计算了贴片天线辐射方向图的情况，分析的是平面矩形贴片而不是真正和柱面共形。
本文利用柱坐标FDTD方法，采用单轴各向异性完全匹配层作为吸收边界，采用金属柱体延伸到吸收层内的做法以避免柱坐标FDTD算法中心值奇异问题，来计算L型探针耦合共形贴片天线的辐射特性。
2 单个柱面共形贴片天线分析
天线的工作参数（mm）为：Hc=132，Rc=50，L= W=44，s=14，s1=9.5，s2=20。f0＝2.45GHz。采用柱坐标FDTD计算参数,采用硬激励方式的δ源馈电，采用高斯脉冲信号。
图1 探针馈电的圆柱共形贴片天线
2.1 共形贴片和平面贴片S参数比较
图2是二种情况下的馈电点回波损耗和驻波比比较，平面情况结果为采用共形FDTD算法计算得到。
（a） S11
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