孔径耦合矩形微带天线的设计和开发为双波段操作

Dr.B。Suryakanth¹,博士。n Mulgi²

电子和通信工程学系Bheemanna Khandre理工学院,Bhalki,卡纳塔克邦585328年,印度
P.G.部门研究和研究应用电子、大学的古巴,古巴,印度卡纳塔克邦585 106

文摘

介绍了进行实验调查获取矩形微带天线的双波段操作通过使用孔径耦合的饲养技术。天线共振两个共振频率为11.36 GHz 14.26 GHz和最小损失分别为-22.97 dB和-22.24 dB。天线在两个乐队BW2和BW3。这两个乐队将独立的补丁和双共振U-slots兴奋通过H-coupling孔径。较低的共振频率f1是矩形贴片的基本共振。第二谐振频率f2是由于电流沿着边缘的双重U-slots孔径耦合双U-slot矩形微带天线(ADUSRMSA)。BW2的阻抗带宽和BW3发现分别为23.87%和21.68%。这种技术也提高了1.19倍的增益为6.31 dB比传统的矩形微带天线的增益(CRMA)和最小化叉极性功率为-10.14 dB co-polar相比,功率下降。增强的带宽、增益和减少cross-polar功率不影响侧向辐射的性质

关键字

双波段微带,孔径耦合槽

介绍

微带天线(MSAs)广泛应用于过去几年由于他们有吸引力的特性,比如重量轻、低体积,减轻对制造和低成本[1]。然而,两个主要的缺点加上MSAs低增益和窄带宽。传统MSAs有典型的带宽近2 5%[1 - 2],这限制了他们的许多有用的应用。研究已经在文献中报道的数量提高带宽(3 - 6)和(7 - 8)。进一步在现代通信系统中,如卫星链接或雷达通信、双波段MSAs更引人注目,因为他们避免使用两个单独的天线传输/接收应用程序。双波段天线等多种方法实现通过做空针片[9],使用孔径耦合并联谐振器[10],即加载补丁[11]等。在本课程增强双波段天线实现通过使用孔径耦合的饲养技术。进一步提出了增强天线也能获得和减少交叉极性功率通过将双U-slot补丁和喂养它通过孔径耦合技术。增强的带宽、增益和减少cross-polar功率不影响侧向辐射特性的本质

天线的几何描述

提出了天线的艺术作品是使用电脑软件AutoCAD和开发制造低成本玻璃环氧基材的厚度h = 1.6毫米和介电常数r = 4.2。CRMA设计使用方程在文献[1]。图1显示CRMA的几何,它是专为9.4 GHz的共振频率。天线是美联储通过microstripline喂食。这给被选中是因为它的简单性和它可以同时捏造随着天线元素。图1由散热片长度和宽度W, Lt长度和宽度的四分之一波长变压器Wt之间使用补丁和50 microstripline Wf低频长度和宽度的饲料。microstripline小费的饲料,50同轴SMA连接器用于喂微波功率。

图2显示了ADUSRMSA的几何。辐射单元的顶部表面蚀刻衬底S1如图2所示(一个)。Lu1长度和宽度Wu1外U-slotλ0/5.26λ0/21.27分别。Lu2长度和宽度的无内在U-slot分别选为λ0/11.02和λ0/15.45。外U-slot放置在远处d1λ0/31.91 non-radiating边缘的补丁。进一步的内部U-slot是放置在远处d2λ0/15.49从低水平的补丁。欧盟内部U-slot的延长的手臂。两臂之间的差距是g . S1的铜层底部表面移除。H-coupling孔径是蚀刻在衬底表面S2的地平面,如图2所示(b)。

的几何耦合H-slot如图3所示。这个孔被选中,因为它是更有效地耦合能力的顶部表面蚀刻片S1相比其他孔径[12]。每个水平臂的长度在H-slot W1 L1和宽度。这个位置的垂直臂的长度和宽度分别为L2和W2如图3所示。表1和表2显示的设计参数提出了天线在毫米。

实验结果

CRMA设计和制造9.4 GHz频率的标准或测试x波段的频率。阻抗带宽在回波损耗小于−10 dB从8到12 GHz的频率测量。回波损耗与频率的变化CRMA如图4所示。

从这个图中,看到的是天线的9.11 GHz频率的共振−16.79 dB的回波损耗最小。阻抗带宽(BW1) CRMA计算通过使用方程(1)和发现是4.40%。

,跳频和fL上下截止频率分别为乐队当其回波损耗之间的中心频率是-10分贝和fc跳频和fL . .回波损耗与频率的变化的ADUSRMSA图2图5所示。从这个图,发现,两种模式的天线共振频率在f1 = 11.36 GHz和f2 = 14.26 GHz用最小的损失分别为-22.97 dB和-22.24 dB。两个乐队BW2和BW3天线的运作。这两个乐队由于补丁独立共振和双U-slots兴奋通过H-coupling光圈[12]。较低的共振频率f1是矩形贴片的基本共振。第二个共振频率f2是由于目前双U-slots ADUSRMSA的沿边缘。阻抗带宽BW2和BW3发现分别为23.87%和21.68%。

CRMA的co-polar和cross-polar辐射模式是以其操作乐队。典型的辐射模式以9.11 GHz如图6所示。从这个图中,看到,侧向和线性偏振模式。半功率波束宽度(HPBW)测量从图7是760年发现。cross-polar功率−10.14 dB co-polar相比,功率下降。十字架极性功率通常-10 dB或低于对co-polar功率通常表明侧向辐射的性质。CRMA发现5.26 dB的增益。

典型的co-polar和cross-polar ADUSRMSA以11.36 GHz的辐射模式如图7所示。从这个图中,看到,侧向和线性偏振模式。

HPBW测量从图7是发现是68.760。cross-polar功率−10.14 dB co-polar相比,功率下降。ADUSRMSA发现6.31 dB的增益比CRMA获得的1.19倍。这种天线的输入阻抗的变化来衡量VNA如图8所示。很明显从这个图,输入阻抗非常接近50Ω的特性阻抗两个共振频率f1和f2。这显示了一个优秀的阻抗匹配。史密斯圆图的中心周围的循环表示天线的宽带特性。

结论

详细的实验研究结果表明,使用孔径耦合技术是有效地获得双波段操作,提高CRMA的阻抗带宽。BW2的阻抗带宽和BW3发现分别为23.87%和21.68%。这种技术也提高了增益为6.31 dB,比获得1.19倍CRMA和最小化叉极性功率-10.14 dB co-polar相比,功率下降。增强的带宽、增益和减少cross-polar功率不影响侧向辐射特性的本质。该天线设计和制造简单,使用低成本的基材。这些天线可能会发现应用程序在通信系统操作X & Ku波段频率。

确认

作者要感谢科技(DST)称,印度政府,新德里,制裁矢量网络分析仪对这个部门的拳头项目。

引用

i . j·巴尔和p . Bhartia微带天线。Artech房子,新德里,1981。
d . m . Pozar微带天线,IEEE学报》上。,卷80,不。1,第91 - 79页,1992年1月。
h . f . pu和a . r . Van de Capelle“阻抗匹配技术提高微带天线的带宽,“IEEE事务。天线和传播,37卷,不。11日,第1354 - 1345页,2002年。
k .哦。,et al. “Design of dual and wideband aperture stacked patch antenna with double-sided notches,” Electronics Letters, Vol. 40, no. 11, pp. 643-645, 2004.
j.y. Sze和k . l . Wong“开槽矩形微带天线带宽的提高,“IEEE事务在天线和传播,48卷,没有。8,1149 - 1152年,2000页。
g·库马尔和k·c·古普塔宽带微带天线使用额外的谐振器gap-coupled辐射边,“IEEE事务在天线和传播,32卷,没有。12日,第1379 - 1375页,1984年。
g·库马尔和k·p·雷,“宽带微带天线”,Artech房子,诺伍德,2003年。
r·大卫·杰克逊和g . Nicolaos Alexopoulos“印制电路天线增益增强方法,IEEE事务在天线和传播,33卷,没有。9日,第987 - 976页,1985年。
f·保王和t . Lo。袁”,微带天线双-频率操作,“IEEE事务在天线和传播,32卷,没有。9,938 - 943年,1984年。
弗雷德里克•Croq和d . m . Pozar(1992),“多频微带天线孔径耦合并联谐振器,使用“IEEE事务在天线和传播,40卷,没有。11日,第1374 - 1367页,1992年。
w·f·理查兹et al .,“双频反动地加载微带天线,IEEE事务在天线和传播,33卷,没有。5,556 - 561年,1985页。
x h·杨和l . Shafai缝隙耦合微带天线的“多频率操作技术”,IEEE,社会国际研讨会,AP-S,消化,2卷,第1201 - 1198页,1994年。