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一种基于微带馈电的平面单极子超宽带天线

消耗积分:1 | 格式:rar | 大小:0.4 MB | 2017-11-17

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 1 引言
  自从2002年美国联邦通信委员会 (Federal Communication Committee, FCC)开放超宽带标准以来,超宽带技术引起了人们越来越多的关注。超宽带传输具有高传输率,低辐射、低散射损耗等特点。用于脉冲辐射和接收的超宽带天线是超宽带系统的一项关键技术。所以对超宽带小型化天线的研究一直是一个热点。
  过去几年的研究表明, TEM 喇叭 、贴片天线和开槽天线等可以作为超宽带天线使用,其中贴片天线有轮廓低、 重量轻、 容易集成和制造成本低等优点 ,在移动通信的应用中有潜在的优势。但是贴片天线的带宽比较窄,一些研究者已经尝试做了增进带宽的工作,电阻加载和改变天线的形状是两类成功的尝试。电阻加载会降低天线的效。有的平面单极子天线有一个较大的地板与天线臂垂直放置,这给天线的小型化设计带来了不便。共面波导馈电和开槽相结合的方法也可以增加天线的带宽。FCC批准商用的UWB 系统可以工作在 3. 1~10. 6 GHz的频带内,本文尝试通过改变振子和馈线形状来增加带宽。通过仿真结果可以看出在2.8 GHz-18.6GHz的频带内回波损耗小于-10 dB。
  2 天线结构
  天线被设计在一块大小为25 mm × 30 mm,厚度为1.9 mm,介电常数为4.4的Rogers5880基片上。天线采用微带线馈电,辐射臂和地板分别位于基片的两侧,地板的大小为25 mm ×14 mm。为了增加天线的带宽,微带馈线被设计锥形渐变线,其长度为15 mm,输入阻抗为50Ω。在改变微带馈线形状的同时,也采用了非对称馈电的方法来增加天线的带宽,通过参数仿真,馈电点选在了天线偏左的位置。天线的具体参数值为:单位(mm)
  (1) 介质基片:W=25,L=30,,H1=1.9; (2) 地板 :L1=14, H2=0.08,g=1;(3) 锥形渐变线:W1=3,W2=8,S=3.6,S1=1.6,L3=2.5,L4=3.5,L5=9,H=0.08;(4) 辐射臂:W3=25,W4=15,r1=5,r2=5
  一种基于微带馈电的平面单极子超宽带天线
  图1 天线的结构
  3 天线的仿真结果
  为了使所设计的天线在回波损耗小于-10 dB的频带内具有最大的增益。设计中使用了基于有限元法的仿真软件CST MWS对天线的参数进行仿真优化。仿真的最后结果如图2所示,从中可以看到在2.8 GHz -18.6 GHz的带宽内,天线的回波损耗小于-10 dB。

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