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国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术

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宽带共面圆偏振缝隙加载电容耦合探针美联储微带天线的无线通信系统

Ratnesh已经受理1,Prashant Purohit2
  1. PG的学生,电子电子与通信工程、Radharaman科技研究所的博帕尔议员、印度
  2. Assoc。教授,电子与通信工程,系Radharaman科技研究所的博帕尔议员、印度
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文摘

在本文中,我们提出一个圆偏振共面电容美联储矩形贴片微带天线加载补丁中与我塑造插槽和两个狭缝。天线的模型使用电容饲料地带这是美联储通过同轴探针使用等效电路的方法。圆偏振是通过引入两个狭缝的尺寸产生正交模式。该天线具有轴比带宽(< 3 db)的5.08%和阻抗带宽(S11 < 10 db) 60%的7.11 ghz的频率范围3.82 ghz显示宽带特性。获得几乎是常数在整个乐队的操作。该天线是利用IE3D软件模拟出来的。结果表明,天线可以覆盖多个应用程序包括WLAN的乐队,卫星通信、海洋通信和地面微波链接。

关键字
电容耦合微带天线,圆极化,槽,电容耦合。

介绍
微带天线是有吸引力的候选人等多种商业规模应用的移动和航天器应用因其众多的优势,如成本低、重量轻、容易印刷电路板上。然而微带天线遭受低带宽特性[1]。许多努力都致力于微带天线带宽扩大技术,包括使用阻抗匹配[2],多个谐振器[3],厚底物[4]。最简单的技术来解决大小问题是将高介电常数衬底很贵所以它不适合许多应用程序[5]。另一种技术使用短路[6]或短销[7]也被提出。大部分注意力集中改善短路贴片天线的带宽(8 - 10).18.5%阻抗带宽得到使用厚泡沫作为衬底[10]。两堆短路的补丁被用来获得阻抗带宽的30% [9]。使用一个L-probe提要衬底的阻抗带宽获得超过39% [10]。因此堆叠和L-probe饲料增加天线的复杂性。使用高的介质衬底的电感同轴探针将增加泡沫的高度从而改善天线的带宽限制。补丁的U-slot削减提议[11]可以用来取消电感。
一层共面电容美联储宽带微带天线阻抗带宽容易制造和报道28%[12]可以通过优化提高饲料带尺寸及其位置对散热器片[13]。探针补偿电感的方法是将电容提要带散热器片的一边。微带天线的输入阻抗是一个关键因素对匹配的传输线与天线终端。等阻抗计算各种型号的传输线模型,空腔模型,使用矩法解决方案和等效电路的等效电路模型[14],简单和合理准确但他们认为调查提要是直接连接到散热器的补丁。
圆极化天线雷达跟踪GPS系统和卫星通信系统所需因为圆偏振提供多路径效应和减少他们相对不敏感的发射机和接收机取向[15]比线性极化天线。虽然微带天线的基本形式通常提供线性极化、圆偏振可获得的某些修改基本天线几何和/或饲料。这些修改包括调整的尺寸基本块与一个或多个提要,修剪广场的角落,喂养补丁在相邻的两侧,切割槽内的补丁,补丁和喂养(矩形)的角落沿着对角线[16]。几个可用的CP天线在这个文学。在传统单一饲料圆极化微带天线设计、底物具有高介电常数的常用的天线紧凑[17],但它有一个低轴比带宽固有的缺点。天线在[18]报道轴比(< 3 db)仅为0.65%。提高轴比带宽,厚底物通常是使用。但轴向比率乐队和阻抗匹配乐队不重叠当衬底厚度增加[19]。天线报道[19]直饲料和轴比带宽的6.3%增加到14.1%,L-strip饲料是一个角落修剪CP天线与u型槽减少补丁,确保广泛的阻抗带宽。天线报道[20]和[21]正轴比带宽分别为14%和23%。因为这些天线由多层配置,因此他们很难制造。 The probe feed H –shape Microstrip antenna fed along with its diagonal to get circular polarization[22] have axial ratio bandwidth of just 1.3%.
这里我们提出了一个设计我塑造槽加载电容耦合贴片天线的宽带业务。槽增加阻抗带宽。我塑造槽引入了一个电容抑制电感探针引入的。两个狭缝等维度介绍了矩形贴片负责展示圆偏振。特点包括阻抗带宽、轴比带宽表面电流分布,讨论增加,辐射模式。该天线的阻抗带宽60%频率范围3.82 ghz 7.11 ghz显示了宽带的行为。天线的轴比带宽的5.04%频率范围6.69 ghz 7.05 ghz对宽带天线是有用的应用程序,包括雷达、海洋卫星通信、无线局域网和地面微波链接. .

天线的几何形状和设计
天线的基本几何图1所示。该天线基本上是一个在空中悬浮微带天线辐射贴片和提要带上方放置衬底厚度的“h”毫米。散热器片的长度(L)是15.5毫米和补丁(W)的宽度是16.4毫米。辐射贴片电容耦合的能量是由饲料地带使用长销SMA连接器的电容耦合是由饲料地带地带(s)是3.7毫米的长度和宽度的条(t)是1.2毫米。提要带补丁隔开距离(d)是0.5毫米。底物用于天线制造Fr4厚度(h)的介电常数4.4和1.56 mm.The基质之间的气隙6毫米。因此底物的有效高度的总高度是气隙和高度的有效介电常数。有效介电性能将保持几乎不受基体的介电常数的变化小,所以带宽。槽是嵌入在12毫米的长度和宽度的补丁2毫米以上4毫米中心的矩形贴片。通过引入槽阻抗带宽增加。槽长度的变化也影响阻抗带宽和拐角频率变化。两个狭缝(Lslit)的4毫米长度和宽度(Wslit)引入了1毫米以上2毫米中心的补丁导致圆偏振。
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这个微带天线相当于一个平行的调谐电路天线操作在图2所示的基本模式和由并联RLC电路[13]。
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在当前天线几何提要并不是由直接连接同轴探针,但是散热器片连接到一个小矩形贴片电容耦合激发它。提要带相当于矩形微带电容器因为饲料带的尺寸是小得多的波长相比操作。自地带很小的面积相比,周长面积比是更大因此边缘的边缘电容在这种情况下可能是重要的。这个电容称为终端电容。
饲料的损耗和辐射损失条线可以表示成R地带。在较低频率辐射损失饲料条线可以忽略不计,但随着工作频率的增加,辐射损失是有效的。散热片之间的分离和提要地带本质上是一个不对称的差距意味着不平等的宽度分开的两个导体短的距离(d) Cp1的。这可以表示为模型,Cs, Cp2。这里Cp1 Cp2代表两个微带部分终端电容和串联电容c代表差距[13]。狭缝中引入的补丁,共振频率会改变由于改变天线的电尺寸。这一效应是由电感的并联组合Lslit和Cslit饲料[23]和等效电路如图2所示。
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狭缝电感是由的表达
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结果和讨论
模拟得到的结果提出天线利用IE3D软件是一个矩量法(MoM)基于电磁软件。图5显示了回波损耗与频率的变化。图5表明,-10分贝回波损耗之间的频率范围3.82 ghz 7.11 ghz。这提出了设计的中心频率是5.46 ghz和表明,天线的阻抗带宽是60%展品宽带特性。
一直尝试研究天线的行为槽尺寸。回波损耗与频率的变化对不同槽宽度在图5 (b)。槽宽度影响非常小的阻抗带宽和轴比带宽和中心频率变化非常小。回波损耗与频率的变化对不同槽长度如图5所示(c),这表明通过增加槽长度阻抗带宽和中心频率都略有减少。轴向比率变化与频率图6所示的轴向比率小于3 db在6.69 ghz的频率范围& 7.05 ghz同步轴比带宽是5.05%显示圆偏振的特性。
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表面电流分布在3.80 GHz, 5.44 GHz和7.12 GHz如图7所示(一个),7 (b)和(c) 7。图显示电流绕着槽因此增加电流的路径和负责改进阻抗带宽。
频率的增益变化如图8所示。增益的变化小于1分贝。辐射模式频率为3.84 ghz, 5.44 ghz和7.12 ghz如图9所示(一个),9 (b), 9 (c)。模式表明,H平面模式E整个乐队的操作而对称的平面模式是对称的频率较低,随着频率的增加,不对称的程度增加。
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结论
在这种沟通,圆偏振宽带槽加载电容耦合美联储与宽频带微带天线behaviorhas被提出。取得了5.04%的轴比带宽和天线阻抗带宽的60%,从3.82 ghz 7.11 ghz频率范围。这天线可用于无线通信系统。该天线具有结构简单和操作在5 ghz频段因此可以用于WLAN应用程序。天线可以覆盖多个应用程序的乐队包括WLAN、卫星通信、海洋通信和地面微波链接。

引用
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