关键字 |
| Mla, lte, wlan, rfid, fr4, CPW |
介绍 |
| 小型集成印刷天线的发展对快速扩展的无线通信应用起着重要的作用。它们具有重量轻、结构紧凑、保形好、效率高、带宽宽等优点，在无线通信系统中得到越来越多的应用。在移动通信中，弯曲线天线由于其简单和易于集成而受到其他印刷天线的青睐。设计了一种更紧凑的弯曲线天线，工作在2.4 ghz，用于WLAN应用[7]。设计的天线采用标准的PCB技术制作在双面FR-4印刷电路板上，并通过网络分析仪进行了测试。本文还讨论了MLA长度、宽度、匝数和导体尺寸对天线辐射和反射特性的影响。弯曲线天线是一种通过将导线结构嵌入电介质衬底而实现尺寸小型化的印刷天线。MLA技术最初由BAE系统公司(前洛克希德·马丁公司)开发，用于信息和电子战系统(IEWS)，该系统需要用于卫星和地面通信的高性能天线。最近，这类天线被发现适合应用于手机;无线数据网络的笔记本电脑，b[3] PC卡和接入点。 In basic form meander line antenna is a combination of conventional wire and planer strip line. Artificial Magnetic Conductors are used to improve efficiency and bandwidth of MLA. Benefits include configuration simplicity, easy integration to a wireless device, inexpensive and potential for low Specific Absorption Rate (SAR) features. SAR is a measure of the rate at which energy is absorbed by the body when exposed to a radio frequency (RF) electromagnetic field. It is defined as the power absorbed per mass of tissue and has units of watts per kilogram. |
文献调查 |
| 在曲线线天线(又称堡垒线天线)中，辐射单元由一系列直角补偿弯头组成的曲线微带线组成，如图2.1所示，这种情况下的基元由四个直角弯头组成，辐射主要来自结构的不连续(弯曲)对直角弯头进行倒角或补偿，以减小阻抗匹配的直角不连续电纳。电流方向在每个半波长中都在变化，并且在这个设计中有四个以上的半波长变化。根据弯曲线天线的尺寸，弯曲线的辐射加起来产生所需的极化。电子小型天线的定义是天线的最大尺寸不超过波长的十分之一。弯曲线天线是一种电子小型天线。弯曲线天线的设计是一组水平和垂直的线。水平线和垂直线的组合形成转弯。回合数增加，效率增加。对于曲线，当曲线间距增大时，谐振频率减小。在相同的曲距下，共振频率增加，[11]减小。 A meander antenna is an extension of the basic folded antenna and frequencies much lower than resonances of a single element antenna of equal length. |
| 提出的天线可实现三种馈电结构: |
| 1.共面波导馈电 |
| 2.插图饲料 |
| 3.微带馈电 |
| 共面波导是利用印刷电路板技术制造的一种用于传输微波频率信号的传输线。在较小的规模上，共面波导传输线也被内置到单片微波集成电路中。[2] |
| 微带馈线是一种较容易制造的方法，因为它是连接贴片的导电带，因此可以看作是贴片的延伸。通过控制插入位置，建模简单，匹配方便。然而，这种方法的缺点是随着衬底厚度的增加，表面波和杂散馈电辐射增加，从而限制了带宽。 |
| CPW相对于微带进给的优点: |
| a.低色散 |
| b.低辐射泄漏 |
| c.地平面不相互依赖 |
| d.由于共面波导在耦合槽的奇模式下被激发，因此馈源结构的辐射可以忽略不计。这个特性在天线阵列的设计中很有用，因为相邻线路之间的相互耦合被最小化了。 |
| 插入馈电是一种将馈电路径推至特定距离以匹配阻抗的技术，这通常会产生高输入阻抗。由于电流在半波贴片的末端较低，并且向中心方向增大，因此如果贴片靠近中心馈电，则可以减小输入阻抗。 |
原则 |
| 曲线天线可以采用偶极子或地平面形式。其思路是将导线前后折叠，使整体天线变短，如图3.1所示。它的面积较小，但其抗辐射能力、效率和带宽都降低了100倍。曲径形状的参数，如图中所示的H、La、Lb、Lc，都会影响天线性能参数[8]。为了找到最佳的天线方案，对不同的弯曲宽度值进行了仿真研究。(实际报告MLA)。 |
| 通过弯曲传统的线性单极子天线，减小天线的尺寸，可以实现弯曲线天线。天线弯曲部分的影响类似于负载，将弯曲线段视为短端传输线，如图3.2所示。曲线部分可以建模为等效电感。在远场方向图中，由于磁场的抵消，曲线天线的传输线不辐射场。辐射场将从MLA的垂直部分辐射。垂直部件的电流强度如图3.3所示。 |
MLA配置 |
不同垂直段厚度的MLA |
| 曲线天线的一个重要应用是在无线局域网等无线通信系统中。在这些应用中，带宽是一个重要因素。如前所述，弯曲线天线的效率很低。因此，如果这种天线想要在无线局域网系统中使用，就必须提高它的带宽。 |
| 通过分析经典弯曲线天线的电流分布可以看出，弯曲线天线的垂直段对弯曲线天线的电场构成起着更大的作用。因此，在这一段应用一些变化，比如不同的厚度，可能会得到更好的效果。图4.1为不同垂直段厚度的MLA。在该结构中，垂直段和进料线的厚度为2mm，水平段的厚度为1mm。 |
对数周期弯曲线天线 |
| 无线通信系统的日益普及，要求天线适用于不同的系统和标准，具有紧凑、宽带和多谐振频率等特性。传统的弯曲线天线可以在单波段工作。对数周期天线是一种频率无关的天线，能够实现多频段性能。因此，对数周期技术与经典的曲线天线相结合，得到双频天线。图4.2显示了该天线的示意图。 |
对称弯曲线天线 |
| 如今，通信设备具有更多的属性，比其他设备更有用。它的特性之一是能够在双频频率下工作的设备。如前所述，对数周期MLA方法就是其中之一。另一种获得双频共振的技术是两段MLA。在这种模式下，主天线由两个子天线组成。每一个都可以设计成在一个共振频率下工作。 |
| 这些节段可以是对称的也可以是不对称的。图4.3显示了该天线的示意图。在这种结构中，设计了锥面以获得更好的匹配网络。 |
没有amc的仿真和结果 |
| HFSS的最终设计如图5.1所示。它显示了整个天线的电场分布。设计是没有人工磁导体的。设计在HFSS版本11中完成，并在该版本中进行仿真。 |
| 1.通过改变MLA的宽度(间隙) |
| 从表5.1中我们可以看出，带宽是如何随着Meanders间隙的变化而变化的，这可以用来提高MLA的带宽和效率。 |
| 2.通过改变MLA的高度 |
| 如表5.2所示，我们还可以看到，带宽可以通过间隙的变化来提高。最后可以得出提高带宽的方法有天线开槽、人工磁性导体等。 |
| 如图5.2所示，2.4 GHz MLA的回波损耗在2.4009个频率下为-11 Db。这可以通过人工磁性导体进一步降低和改善。此外，使用AMC还可以提高带宽、效率等许多其他特性。 |
基于amc的mla的设计、仿真及结果 |
| AMC是一种人造的金属电磁结构。与传统的金属导体不同，这种结构在支持表面波电流方面具有选择性。它可以应用于微波电路和天线。作为天线的接地面，它抑制表面波的传播，并作为一个改进部署在平面金属板作为接地面，或反射器。因此，这种策略倾向于提升所选天线的性能。在金属地平面上传播的强度足够大的强表面波会到达边缘并传播到自由空间。这就产生了多径干扰。相反，AMC表面抑制了表面波的传播。此外，对射频或微波辐射模式的控制有效地增加了，天线之间的相互作用也减少了。首先，AMC表面被设计为有一组分配的频率，电磁表面波和电流将不允许传播。这些材料作为天线接地面、小型平面信号处理滤波器或作为波导结构一部分的滤波器是有益的和实用的。 For example, AMC surfaces as antenna ground planes are able to effectively attenuate undesirable wave fluctuations, or undulations, while producing good radiation patterns. This is because the material can suppress surface wave propagation within the prescribed range of forbidden frequencies. Second, AMC surfaces have very high surface impedance within a specific frequency range, where the tangential magnetic field is small, even with a large electric field along the surface. Therefore, an AMC surface can have a reflection coefficient of +1. |
| 图6.1为带人工磁性导体的MLA的HFSS设计，人工磁性导体设计在MLA的下部，距离馈线。下图6.2为带AMC的MLA仿真结果，在2.40 GHz时回波损耗为-18db，表明回波损耗得到改善，其他参数也得到改善。 |
| 从上图6.2的回波损耗可以看出，回波损耗是按照之前图5.2所示的现有系统进行改善的，其他参数也得到了改善。 |
结论 |
| 弯曲线天线具有体积小、外形低、结构简单、价格便宜等优点。这些优点使得弯曲线天线在RFID和WLAN等通信系统的许多方面都得到了广泛的应用。在本课题中，设计了一种带插入进给的平面MLA。提出并实现了一种2.4 GHz人工磁导体弯曲线天线。本文主要研究增益和反射系数的最佳取值。因此，讨论了MLA的参数化研究，包括衬底高度、匝间间隙和匝数。因此，利用人工磁导体改善了回波损耗等参数。MLA也类似于单极天线的全向辐射行为。给出了实测和仿真结果。所提出的天线在诸如移动电话、标签等无线设备上具有很大的应用潜力。 |
表格一览 |
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| 表1 |
表2 |
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数字一览 |
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参考文献 |
- 左绍利，张志亚，杨家伟，“手机DVBH/LTE/GSM850/900中基于寄生条和套筒馈电的平面弯曲单极天线”，天线与无线传播学报，vol . 12, 2013
- Nassrin Ibrahim Mohamed Elamin, TharekAbdRahman, Amuda Yusuf Abdulrahman，“用于手持设备的可调槽弯曲贴片天线”，IEEE天线与无线传播通信，VOL. 12, 2013。
- Frank M . Caimi.(2002)。
- D. Misman1, I. A. Salamat1, M. F. Abdul Kadir1, M. R. Che Rose1, M. S. R. Mohd Shah1, M. Z.A. Abd。胡明宁1，苏鹏军2，“不同阻抗弯曲线在平面天线设计中的应用研究”。
- 巴拉尼斯，c.a.， "天线理论分析与设计，第三版，2005版权由约翰威利和儿子，Inc.， 2005。
- A.Jahanbakhshi1, Gh。Moradi2, R. Sarraf Shirazi2，“改进效率的不同类型弯曲线天线的设计与仿真”，1，伊朗Amirkabir理工大学，伊朗Amirkabir理工大学电气系，伊朗。
- c c。林，s.w。郭和h - r。用于笔记本电脑外壳的USBWLAN的2.4 ghz印刷弯曲线天线。StudentMember, IEEE
- 陈一芳，彭佳梅，“基于五波段弯曲线天线的移动电话应用”，电子工程学报，VOL. 10, 2011。
- “印刷电路板天线”，第1-2页，2005年3月31日。
- D. Miron，小型天线设计，2006。
- S.R . Best和J.D . Morrow，“弯曲线天线的感应电路模型表示的局限性”，卷。(1)《中华人民大学学报》，第2- 7页。天线与传播学会国际研讨会，2003年6月。
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