关键字 |
| 宽带、贴片天线、E形天线、槽形天线。 |
我的介绍。 |
| 贴片天线结构简单，体积小，与安装区域共形，导致其必须嵌入的电子器件小型化。该贴片也可以制造，易于批量制造以及低成本。此外，贴片天线还存在带宽窄的缺点，限制了天线的应用范围。一般来说，一些通信系统需要在多个频率上运行，这些频率之间的间隔很近。在这种情况下，使用多个天线进行多个频率的操作将使通信系统更加笨重。在这种情况下，具有覆盖所有频率波段的宽带特性的单一天线将是有用的。讨论了贴片天线的基本性质窄带状。因此，探索多种宽带技术已成为天线研究的重要组成部分。 |
| 本文利用E型微带贴片天线获得宽频带特性。在高频结构仿真工具(HFSS)中对天线进行了设计和仿真，该工具具有有限元法求解电磁结构的能力。对所设计的天线进行了求解，并进行了反射系数、驻波比、辐射图和方向性等报告。 |
2宽带及其局限性 |
| 贴片天线的带宽可以通过增加衬底的高度或减小衬底的介电常数来增加。 |
| 补丁的带宽可以用表达式-表示 |
 (1） |
| 对于s=2，用储存的能量和辐射的能量代替Q，我们可以这样写 |
 (一) |
| 其中Ge为边缘电导，be为有效宽度，h为衬底厚度εr为有效介电常数。 |
| 根据上述特征方程，我们可以推导出以下几点。 |
| 1-通过增加衬底高度和降低介电常数来降低贴片的Q因子。 |
| 2-使用位于一个平面上的多个谐振器。 |
| 3-电磁耦合贴片天线。 |
| 4-使用多层结构，多层谐振器垂直堆叠。 |
| 微带贴片天线的带宽是有限的，因为单个线极化贴片天线的工作带宽受其输入驻波比(驻波比)的限制，并且它与贴片谐振器的Q因子成反比。除了上述技术之外，同样也有一些限制，如下所示: |
| 对于探头馈电贴片天线，衬底厚度的增加会导致探头电感的增加，从而产生输入匹配问题。 |
| 2 .对于微带馈电贴片，增加衬底厚度会导致结电抗增加，从而产生杂散辐射和输入匹配问题。 |
| 厚衬底使天线阵列在机械上难以与曲面共形(飞机、航天飞机、导弹等)。 |
| 许多分析和设计技术(空腔模型等)对于厚衬底变得不准确。 |
| 设计为e形贴片 |
| 通过使用e型贴片，可以获得类似的宽带操作。e型贴片是在微带贴片的边界处插入一对宽缝形成的。 |
| 离地平面高度为h(图中未示)的非导电桩。这两条宽缝的长度为l，宽度为w1，插在补片的底边。两个宽缝的间隔为w2，并且这两个狭缝相对于贴片的中心线(y轴)对称放置。因此，这里使用的宽缝只有三个参数(l, w1, w2)。沿着贴片的中心线，可以在距离贴片底部边缘dp的距离上定位探头馈电，以在宽带宽上对所提出的天线进行良好的激励。 |
3设计与仿真 |
| 该天线是在HFSS环境下利用其高效的CAD工具进行设计的。所设计的天线受到与实际环境相关的边界条件的影响。默认情况下，HFSS环境具有完美的导电性(PEC)。因此，天线必须用真空或空气盒进行屏蔽，以创造吸收边界条件。这个过程创建了一个自由的空间环境。在设计贴片天线时，馈源的选择在确定其效率和方向性方面起着重要作用。为了简单起见，这里采用探针馈电技术。确定进料点是另一个大障碍。合适的进给点识别可以提供更大的倾角和更好的驻波比。用于HFSS中的调谐工具。 Using this tool the process of finding solution is repeated again and again for each value of feed point in pre-defined array of feed points. Basing on the results we choose the best feed point. The following Fig. 2 shows the simulated antenna. Discrete solution type for solving is considered over a frequency sweep mentioned in the x-axis of the plots. Though the discrete weep is time consuming, but tend to provide more accurate results, hence preferred. |
四、结果与讨论 |
| 基于图2所示的几何图形以及前一节中讨论的解决方案设置和环境，生成了各种报告。反射系数图如图3所示。对应的驻波比如图4所示。在带宽的两个边缘频率处的辐射图如图5和图6所示。频率与方向性的关系如图7所示。 |
| 图3。可以推断，在9.17 GHz和12.88 GHz之间的整个频带显示S11小于- 10dB。因此整个区域被认为是带宽。 |
| 从图4所示的驻波比图可以看出，在图3所示的相同频率范围内，驻波比值小于2。因此，这个频率范围就是天线的带宽。 |
| 辐射模式考虑了两个边缘频率。天线在这两个频率下的极坐标图分别如图5和图6所示。这些图揭示了贴片天线的模板辐射模式。 |
| 图7中的方向性图也显示带宽在6dB以上的D值相当可观。 |
V.CONCLUSION |
| 贴片上的E型图案是S11中多谐振特性的原因，而低方向性和高衬底高度等技术减小了间隙，导致了宽频带条件。通过实时制作天线对结果进行验证，并对结果进行采集，将是今后工作的一个很好的部分。 |
确认 |
| 作者感谢拉古教育机构主席Sri Raghu Kalidindi和欧洲经委会部门HOD的支持，为开展模拟工作提供必要的基础设施。 |
数字一览 |
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参考文献 |
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