多頻段工作的卍字形單平面ACS（非對稱共面微帶） 饋電天線的仿真與分析

簡介：一種印刷卍字形 ACS 饋電單極天線，工作頻段適合于2.4/5.2/5.8 GHz無線局域網和2.5/3.5/5.5 GHz 三頻段 WiMAX 應用。提議的卍字形天線包括鏡像C形帶、L形帶和帶有部分接地面的曲折形帶

應用背景

非對稱共面微帶(ACS)是指在傳統共面波導饋電結構的基礎上，為了進—步縮小天線的尺寸，將共面波導饋電結構的地面部分去掉—半，而得到的饋電結構。與傳統的共面波導饋電結構相比，ACS饋電結構有許多優點，比如更加緊湊(其體積可比傳統的共面波導結構縮小一半以上)，可以獲得更寬的阻抗匹配，以及更容易與其他的通信系統相互集成。基于以上優點，ACS饋電的天線在最近得到了極大的發展。

本次仿真設計將基于ACS方式，實現一款能夠工作在三個頻段的卍字形 單極天線。

CPW天線端口設計規則

最原始了解到的都是CPW（共面波導天線）的仿真，一般采用的是波端口激勵，相關資料也顯示了對應的端口設計規則：

CPW天線激勵類型

CPW（共面波導天線）天線設計的仿真需要注意的是：由于使用的是波端口激勵，所以盡量保持與背景面重合。

具有環繞地的CPW天線仿真展示

若為CPW結構，其環繞地部分占據整個天線中的一定體積

因此天線尺寸相對較大.

多頻段工作的卍字形單平面ACS（非對稱共面微帶） 饋電天線的仿真模型搭建

這里使用的是波端口激勵，先嘗試因ACS結構而縮小波端口激勵的尺寸大小，發現所得結果與理論結果偏離較多。

多次嘗試后，調試ACS波端口激勵的尺寸大小與CPW結構的一致。由S11波形圖可以看出,小于-10dB的頻段有三個,屬于多頻段天線,與理論頻段基本一致。

但實際天線尺寸較使用CPW天線的尺寸小了不少。

仿真結果展示

2.5GHz

3.3GHz

5.2GHz

該天線在三個不同頻段的表面電流如圖所示，由圖可見，不同頻段對應的天線長度也不同，頻段越高，對應的天線有效長度越短，天線上的表面電流流經路徑越短。

該天線在 H 面上具有幾乎全向(O形)輻射特性，在 E面上具有八字形(啞鈴形)輻射方向圖，并且在所有工作頻帶上方向圖都異常穩定。

審核編輯：湯梓紅