資料介紹
1 引言
圓極化技術作為天線理論和應用的一個重要分支,在通信及電子對抗等領域中得到廣泛應用。目前的圓極化天線主要以微帶天線為主,但微帶天線由于近似處理較多,所以設計的準確性并不太好,另外微帶天線的頻帶也較窄,普通的單饋電圓極化微帶天線帶寬一般不足3%,同時介質基片的離散性也會影響到諧振頻率的準確性。共面波導(CPW)饋電的平面天線由于其輻射單元和饋電單元在同一平面內,易于和有源器件集成從而形成多種饋電方式,近年來受到了較多的關注,但是大部分圓極化寬帶天線是用微帶線饋電,關于CPW饋電的圓極化平面天線的報道較少見。
2 天線設計
天線的結構如圖1所示,在厚度為h,介電常數為ε,邊長為G的正方形介質板上開了一個邊長為L的正方形縫隙,縫隙中引出兩個連接的橢圓形金屬片。該天線用50Ω的CPW饋電,CPW激勵長度為L3,寬度為Wf,伸出激勵帶條長度為L2,寬度為基板選用h=0.8mm,ε=4.6的介質材料,邊長G=60mm,Wf=3.1mm,g=0.3mm。

圖1 天線結構圖
采用HFSS軟件對橢圓金屬片的位置及尺寸進行參數分析,優化設計出該天線的最佳結構尺寸。最終得出的結構參數為L=40mm,L1=17.5 mm,L2=23mm,L3=5mm,兩個主半徑為10mm,比率0.25的橢圓金屬片相連接,置于正方形縫隙對角線的上部。
3 仿真和實測結果
圖2給出了該天線軸比的實測結果和HFSS仿真結果的比較。實測的3dB軸比頻帶為2.32-2.57GHz,相對帶寬達到了10.4%。圖3給出了天線S參數隨頻率變化的曲線,回波損耗《-10dB的頻帶為2.38-2.76GHz,達到了15.5%,由此可見,天線具有很寬的阻抗和軸比帶寬。
圖4給出了天線的增益仿真曲線。由圖可知,天線在1.5-3.0GHz之間,增益變化均《1dB,具有很寬的1dB增益帶寬。而在3dB軸比帶寬內(2.32-2.57GHz),天線的增益均處于2dB到3dB之間。
圓極化技術作為天線理論和應用的一個重要分支,在通信及電子對抗等領域中得到廣泛應用。目前的圓極化天線主要以微帶天線為主,但微帶天線由于近似處理較多,所以設計的準確性并不太好,另外微帶天線的頻帶也較窄,普通的單饋電圓極化微帶天線帶寬一般不足3%,同時介質基片的離散性也會影響到諧振頻率的準確性。共面波導(CPW)饋電的平面天線由于其輻射單元和饋電單元在同一平面內,易于和有源器件集成從而形成多種饋電方式,近年來受到了較多的關注,但是大部分圓極化寬帶天線是用微帶線饋電,關于CPW饋電的圓極化平面天線的報道較少見。
2 天線設計
天線的結構如圖1所示,在厚度為h,介電常數為ε,邊長為G的正方形介質板上開了一個邊長為L的正方形縫隙,縫隙中引出兩個連接的橢圓形金屬片。該天線用50Ω的CPW饋電,CPW激勵長度為L3,寬度為Wf,伸出激勵帶條長度為L2,寬度為基板選用h=0.8mm,ε=4.6的介質材料,邊長G=60mm,Wf=3.1mm,g=0.3mm。

圖1 天線結構圖
采用HFSS軟件對橢圓金屬片的位置及尺寸進行參數分析,優化設計出該天線的最佳結構尺寸。最終得出的結構參數為L=40mm,L1=17.5 mm,L2=23mm,L3=5mm,兩個主半徑為10mm,比率0.25的橢圓金屬片相連接,置于正方形縫隙對角線的上部。
3 仿真和實測結果
圖2給出了該天線軸比的實測結果和HFSS仿真結果的比較。實測的3dB軸比頻帶為2.32-2.57GHz,相對帶寬達到了10.4%。圖3給出了天線S參數隨頻率變化的曲線,回波損耗《-10dB的頻帶為2.38-2.76GHz,達到了15.5%,由此可見,天線具有很寬的阻抗和軸比帶寬。
圖4給出了天線的增益仿真曲線。由圖可知,天線在1.5-3.0GHz之間,增益變化均《1dB,具有很寬的1dB增益帶寬。而在3dB軸比帶寬內(2.32-2.57GHz),天線的增益均處于2dB到3dB之間。
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