本文在对上述各种展宽带宽技术的比较研究之后,通过在U型微带天线中间加一段传输线构成新型的E型微带天线,实现了天线阻抗频带的展宽。利用HFSS模拟仿真以及实测结果表明,这种天线在工作于4.25~5.366 GHz时,其相对带宽达到了23.2%,且采用了传统的同轴馈电,结构简单,易加工。
1 天线设计与分析
微带天线的结构如图1所示:
贴片的长为L,宽为W,馈电点位置为(P_x,P_y),U_l和U_w为U型天线尺寸,U型天线中间增加的微带线的长度和宽度分别为E_l和E_w,微带天线离地面的高度为H。当E_l为零时即为U型天线,E_l不为零时为E型天线。
天线采用传统的同轴馈电方式。天线与地面之间采用空气为介质,减少采用高介电常数介质带来的损耗,同时呵达到增加频带宽度的目的。
从图2、3可知,随着E_l的增大,高频谐振频率点变小,在E_l=14.5 mm时候高频谐振点获得较好的匹配,当E_l继续增大时候匹配变差。
随着E_l的增大,高频谐振频率点变小曲线
由图4可得,随着E_w增大,低频谐振点匹配变差,而高频谐振点匹配变好。通过调节中间传输线的长度E_l和宽度E_w可获得两个匹配较好的谐振频率点。
如图4可得,随着P_y的值增大,天线匹配越好,但是天线工作频带变小。通过调节P_y值,可获得最佳的天线匹配和频带的展宽。
不同P_y的Sn曲线
2 仿真与实测结果分析
经过多次仿真优化后得出E型微带天线的具体尺寸,表1为U型天线和E型天线的尺寸(单位:mm)。根据表中参量的值
U型天线和E型天线的尺寸
采用HFSS对本文所设计的微带天线进行仿真,仿真结果如图5~图7所示。
图5是U型微带天线和E型微带天线的回波损耗曲线图。