缝隙加载圆极化微带天线特性研究

时间:2014-06-10来源:网络

两种天线的增益仿真结果见图5,由图可知,开槽后天线的最大增益只降低了0.1dB,而3dB波瓣宽度由180°降为125°。

(a)普通切角 (b)直缝

图4 开槽微带天线与普通切角天线的尺寸对比

(a)普通切角天线

(b)开槽天线

图5 两种天线的增益仿真结果

图6所示为另外三种缝隙微带天线天线[3]。其介质基片介电常数均为9.9,边长35mm。(a)天线贴片边长28.7mm,缝长9mm,宽1.84mm,切角实现圆极化,仿真结果显示与无缝贴片天线相比可减小贴片尺寸22%;(b)天线贴片长26.5mm,宽25.1mm,缝宽1mm,可减小尺寸33%。(c)天线边长25.77mm,缝宽1.84mm,在缝的末端加有小切角使圆极化性能更易调谐。减小尺寸38%。图6为三种天线的反射损耗仿真结果。其中,天线(b)(c)的槽缝位置对尺寸的减小很关键,槽应加在使缝足够长又满足输入阻抗满足匹配要求的位置。

(a)斜缝 (b)T形缝 (c)L形缝

图6 三种不同缝形微带天线仿真模型

图7 三种不同缝隙微带天线回波损耗仿真结果比较

3 结论

随槽的长度增加,天线谐振频率降低,对应天线尺寸减小,但天线尺寸的过分缩减会引起性能的劣化,其中带宽与增益尤为明显。因此开槽需在小型化与性能之间折衷考虑。普通材料的开槽天线圆极化带宽一般不足1%,导致谐振频率和圆极化性能的调谐困难,实际应用中需采取措施进行频带扩展。天线馈点由贴片边缘至中心移动,对应输入电阻降低(近似函数关系),电抗变化很小,谐振频率略有浮动(1.2%)。缝宽对阻抗影响较大,一般不宜取值过大。虽然用于实现圆极化的中心槽尺寸不大,对天线频率影响较小,但不同尺寸下的中心槽长宽比例不好掌握,比较之下用切角更易获得圆极化。利用切角或中心槽进行模式简并,将切角或馈电点改向其对称位置或将中心槽长宽对调,可实现左或右旋圆极化。

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关键词: 微带天线 小型化 槽缝加载 圆极化

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