关键字 |
| 阵列天线,微带贴片IE3D, WiMAX FR-4衬底。 |
I.INTRODUCTION |
| 平行于无线通信系统的重要性上升,人员IT(信息技术)服务(如蓝牙)增加努力致力于新型微带结构的设计和实现从小型化电子电路天线阵列。一个主要的应用程序设计的微带天线阵列有吸引力的候选人自适应系统在目前和未来的通信系统。他们的主要优点是重量轻、成本低、平面或保形布局,与电子或信号处理集成电路的能力[1]。这个设计的微带阵列天线是WiMAX和WLAN的应用程序。微带贴片天线设计3 GHz的共振频率,这种设计增加了相互耦合模拟结果的考虑。微带贴片天线提供了一个低姿态,即薄,容易制造,它提供了一个巨大的优势传统的天线。 |
| 贴片天线平面天线用于无线链接和其他微波应用[1]- [3]。贴片天线的低姿态特征导致了一个相对狭窄的带宽。此外,这样的设计可以改善的性能通过选择适当的几何补丁[2]。设计和微带贴片天线的参数估计通常是复杂的,需要详细的数学方法进行全波分析。天线尺寸至关重要的定量估计所需的天线性能结果所需的精度。 |
| 微带阵列是有限的,他们倾向于辐射有效只有在窄频带的频率和他们不能运行在高功率水平的波导,同轴电缆,甚至带线[4]。在各种各样的通信和雷达系统微带天线极大的期望。微带天线的用途广泛,使用,除此之外,合成所需的模式无法实现单个元素。此外,他们是用来扫描波束的天线系统,增加方向性,并执行其他函数与任何一个元素将是困难的。美联储元素可以通过一行或多行一个提要网络安排。第一个被称为串馈网络而第二个被称为一个企业会费网络。 |
| 一个标准的方法来设计阵列由数组元素的设计和喂养网络[l],一个普通的微带元素的主要弱点是它的窄带宽。有几种方法如何克服这个问题。一个众所周知的方法是基于引入额外的堆叠或耦合贴片。这使得更复杂的配置。结果数组变得更昂贵的生产特别是在堆叠的情况下补丁。也可能增加的尺寸。另一种方式是由使用特殊形状的补丁。有两种不同类型的补丁:特殊形状的补丁缝(例如e型补丁)和矩形槽。我们已经考虑了e型补丁,因为他们有一个广泛的带宽和简单的生产。为了保持数组的大小的小,我们选择了一个特殊的组合系列/饲料企业网络,所有补丁串联和同轴提要被连接到第二个补丁。 |
二世。LITEARTURE审查 |
| 德尚在1953年首次提出了MSA的概念。专利是1955年在法国发行Gutton的名字和Baissinot [1]。此后不久,列文辐射带线不连续调查。额外的研究都是在1960年末¢Kaloi年代,研究基本的长方形和正方形比原来的配置和其他德尚报告,工作没有在文献中报道直到1970年初¢年代,当导电片散热器分开地平面介质衬底被拜伦。然而,第一个实用的天线是由老李和豪厄尔在1970年代[1],[2]。Weinschel开发几个微带几何图形使用圆柱形年代乐队数组在火箭。桑福德显示数组可用于共形微带元素设计的L波段通信的kc - 135飞机ATS-6卫星。额外的工作基本微带贴片元素是由加文报道in1975 et al,豪厄尔,Weinschel和詹姆斯和威尔逊。早期作品的老李对微带天线的发展作为低调嵌装天线在火箭和导弹表明,这是一个实际的概念用于许多天线系统问题。 |
| 近年来,微带贴片天线的设计吸引了许多研究人员在无线通信领域。在之前的工作中,沈和Vandenbosch使用电场分布上面的顶面superstrate来确定它的形状和大小,减少边缘衍射。MSAs狭窄BW,通常1 - 5%,这些天线的广泛应用的主要限制因素。增加MSAs的BW一直在这个领域研究的主要推力,和广泛的BW取得70% [2]。 |
三世。设计方法 |
| 设计的天线是2 E形微带贴片天线阵列元素。设计的第一步是指定一个单独的微带贴片天线的尺寸。补丁导体可以认为在任何形状,但通常使用简单的几何图形,这简化了分析和性能预测。在这里,半波矩形块元素被选为数组元素(如常用的微带天线)[4]。其特征参数的长度,宽度w,厚度h。 |
| 满足最初的设计要求(工作频率= 2.4 GHz,波束宽度= 90)可以使用各种分析近似方法。在这里,计算是基于传输线模型[9]。虽然不是关键,辐射边缘的宽度w首先指定。在实践中,长度略小于半波长(介质)。指定的长度也可以通过计算半波长值,然后减去一个小考虑边缘字段长度。 |
| 因此各种各样的小型化技术,如使用高电介质基板,电阻和电抗负载和增加天线的电长度,也给出了一个良好的方向性和高获得良好的性能特征[5]。提出了阵列天线将在2.45 GHz频率范围内工作。例如(ISMband)和补丁共振产生宽带响应。代表电压驻波比的反应结果,Sparameter和辐射模式是图2所示,3和4。天线的增益高于传统微带天线[6]。 |
| 理论分析和计算的一个计算微带贴片方程[7]:第一步是找到宽度,W补丁的共振频率使用公式1: |
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| ,εr基质的相对介电常数,c是光在自由空间的传播速度和佛是谐振频率,计算块的长度方程2; |
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| 在那里,εeff衬底的有效介电常数。测量的边缘效应,实际长度的补丁还包括由于边缘效应修正系数。实际长度由方程给出3; |
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| 校正系数可以发现使用方程4; |
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| ,h是底物的高度和εeff有效介电常数用于方程4由方程给出5; |
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| 地面的几何设计与下列方程6;长度和宽度的补丁, |
| Lg = 6 h + L ..... (6.) |
| Wg = 6 h + W……(6. b) |
| 设计一个微带贴片的维度提出如下: |
| 图2显示插图饲料微带阵列天线的几何和两个补丁的数组。补丁使用50欧姆激励电磁SMA连接器。因此生成宽的带宽随着谐振电路耦合[8]。槽的总电流,这给额外的补丁宽度控制的电感。IE3D软件被用来计算回波损耗(11),方向性和频率,3 d辐射模式和场增益与频率[9]。 |
| 目前的工作表明,通过引入两个相同大小的块在[10],方向性得到增强的9 bdb即。,图3shows the return loss (S11) vs. frequency curve for the proposed inset feed Microstrip patch antenna The positions of the slots were varied to see the effect on the Microstrip antenna bandwidth. It was observed that antenna performance could be controlled by introducing slots to a large extent in terms of increased bandwidth, As the slots move in Y direction the bandwidth gets increases for the proposed design [11]. From the present work it can b e inferred that as the slots are moving along the Y axis in both the directions, of course in specified range the bandwidth and other performance parameters are also improving significantly. |
三世。仿真结果 |
| 提出了几何与IE3D微带相控阵天线的设计和仿真执行[12]。3 GHz共振频率的设计模拟3 GHz的频率范围。 |
| 在图3中,它显示了图的模拟回波损耗与频率提出微带贴片阵列。反射系数(S11)或回波损耗的定义是入射功率反射功率的比值。提出了数组的模拟返回损失在2.36391 GHz -24.074 dB。低价值的回波损耗收益率更高的效率在WLAN应用[13]。 |
| 在图4中,它显示了图的电压驻波比和频率。电压驻波比约附近了。电压驻波比(电压驻波比)是一个迹象表明天线之间的失配量和给水管路连接到它。电压驻波比的值的范围从1到∞。电压驻波比的值在2被认为是适用于大多数天线和无线 |
| 应用程序。天线可以被描述为有一个好的比赛。电压驻波比是获得1.14656 2.36391 GHz(小于2)。 |
| 始,史密斯圆图的图表显示了阻抗匹配。史密斯圆图是一个复杂的图形工具解决输电线路问题。一个简单的应用程序是确定天线的馈电点阻抗,基于阻抗测量的输入随机传输线的长度[14]。通过使用史密斯圆图,天线的阻抗测量可以在塔或桅杆,也没有需要削减线半波长的整数倍。 |
| 在图7中,会表现出来的图像Y -参数与频率。Y -参数或导纳参数提出了阵列获得0.020西门子公司。 |
| 在图7中,会表现出来的图像Z -参数与频率。Z -参数或阻抗参数提出了阵列获得50欧姆[15]。模拟和测量结果满足无线通信的要求。 |
VI.CONCLUSION |
| 这个设计可以实现LTE (4 g), WiMAX和WLAN应用程序相互耦合[16]。因此给网络可以大大简化。一个好的设计的天线可以提高总体系统性能。必须考虑许多因素如操作频率、天线系统的带宽需求,和方向性,所有这些影响其效率。本文综合2.4 GHz,提出了多层相控阵天线的无线系统。 |
VII.ACKNOWLEDGEMENT |
| 作者想给百万感谢太太丝薇Agarwal阿里作为他的贡献的项目主管,指导,支持,承诺,建设性的支持和鼓励在完成这个项目。数百万人同时感谢所有人的帮助和支持在完成这个项目特别是Invertis大学电子与通讯部门,Bareilly。 |
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表乍一看 |
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| 表1 |
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数据乍一看 |
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引用 |
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