方形槽对四波段单极微带天线的影响

m . Veereshappa¹以及S.N Mulgi博士²

莱彻尔:584 101，卡纳塔克邦，印度
印度卡纳塔克邦古尔巴尔加585 106古尔巴尔加大学应用电子学PG研究与研究部

摘要

提出了一种适用于四波段工作的简单方槽加载单极矩形微带天线。该天线的几何结构简单，由传统的矩形微带天线组成，在辐射贴片上加载四个相同尺寸的等槽。在基片的顶部和底部表面使用高度等于微带线长度的接地面。四频段在4到16 GHz之间，具有全向辐射特性。该天线还能抑制干扰信号，使其工作波段的峰值增益为11.96 dB。天线的几何结构简单，易于制造。该天线可应用于微波通信系统。

关键字

微带天线，单极，槽，全向。

介绍

微带天线(msa)因其体积小巧、设计简单、成本低和能够工作多个频带而更受欢迎。msa具有外形薄、重量轻、平面结构、阻抗带宽宽、单极结构和易于制造等优点，是满足这些要求的较好选择。文献报道了使用堆叠短贴片天线[3]实现双波段、圆极化双波段操作[4]、插槽加载贴片[5]、使用一对弧形槽实现双波段操作[6]、使用一对窄槽的三角形微带天线[7]、使用一对刺激线的矩形微带贴片天线[8]、用于WLAN的紧凑三波段天线[9]、多波段微带天线[10]等。本文介绍了一种简单的技术，通过在辐射贴片上加载四个方形槽，构造出具有全向辐射图的四波段单极矩形微带天线。

天线几何设计

为了达到更好的精度，采用计算机软件Auto-CAD绘制了该天线的美术作品，制作材料为低成本的fr4 -环氧基板材料，厚度为h = 0.16 cm，介电常数为Ã¯Â Â¥r = 4.4。图1显示了方槽加载矩形单极微带天线(SSURMA)的俯视图几何结构。图1中衬底面积为L * W cm。在基片的上表面，在微带线的两侧用高度等于馈线Lf长度的接地面，间距为0.1 cm。在基片底部的微带线以下使用高度为Lf的连续接地铜层。该天线采用文献[2]中传统矩形微带天线的设计公式，设计频率为3ghz。矩形斑块的长度为Lp，宽度为Wp。馈电装置由长Lt、宽Wt的四分之一波变压器组成，在贴片馈电和长Lf、宽Wf的微带线馈电之间形成匹配网络。在微带线馈电的尖端使用半微型A (SMA)连接器，用于馈电微波功率。在图1中，在距离辐射贴片水平和垂直方向0.2 cm处加载四个等尺寸的方槽。 The length and width of slots is Slb. The design parameters of the proposed antenna is gives in Table 1

实验结果与讨论

在矢量网络分析仪(德国罗德与施瓦茨公司ZVK型号1127.8651)上对天线带宽超过回波损耗小于- 10db进行了实验测试。SSURMA的回波损失随频率的变化如图2所示。从这个图中，实验带宽(BW)是用下面的方程计算的，

(1）

式中，f1和f2分别为回波损耗达到- 10 dB时频带频率的下切和上切，fc为工作频带的中心频率。从图中可以看出，天线工作在4 ~ 16 GHz之间，在f1 ~ f4处有4个谐振模式，在4.80 ~ 7.18 GHz、7.91 ~ 8.25 GHz和9.97 ~ 10.47 GHz之间有3个notch频段。由式(1)测得BW1 ~ BW4实验-10 dB带宽的幅度分别为140 MHz(2.95%)、730 MHz(9.67%)、1.72 GHz(18.88%)和5.53 GHz(41.78%)。从图2可以看出，该天线不仅能工作在四频段，而且能抵抗bw1 ~ BW2之间HIPERLAN/2(4.80 ~ 7.18)频段的干扰。

4.78 GHz的谐振模式是由于贴片的基本谐振频率，其他模式是由于SSURMA的新几何结构。得到的多模态响应是由于贴片上不同的表面电流。由于SSURMA微带线馈电和顶地平面的耦合作用，基本谐振频率从设计频率3 GHz漂移到4.78 GHz。

SSURMA的增益由绝对增益法[10]测量。SSURMA在其工作波段的峰值增益为11.96 dB。

在9.02 GHz处测得SSURMA的共极和跨极辐射图，如图3所示。得到的图案本质上是全向的。

结论

通过详细的实验研究表明，采用微带线馈电的SSRUMA可实现四波段运算，峰值增益为11.96 dB。该天线还能够抑制HIPERLAN/2频率范围BW1和BW2(即4.80至7.18 GHz)的干扰。该天线结构简单，采用低成本的FR4衬底材料。该天线的工作频率范围为4 ~ 16 GHz，并具有全向辐射特性。这种天线可应用于微波通信系统。

确认

作者要感谢科学技术部(DST)，印度政府。新德里，在拳头项目下批准该部门的矢量网络分析仪。作者也要感谢航空发展机构(ADE)， DRDO，班加罗尔当局提供他们的实验室设施，在矢量网络分析仪上进行天线测量。

参考文献

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