为无线通信贴片天线设计分析

j·萨莱Thillai Thilagam¹,p . k . dina博士²

一部分时间研究学者,ECE称,b·s·阿布杜尔•拉赫曼大学印度钦奈
教授,ECE称,b·s·阿布杜尔•拉赫曼大学印度钦奈

文摘

模拟16 (hexadeci)面临微带贴片天线设计使用狭缝边缘是这里讨论。这个天线是美联储使用探针饲料模型。模拟使用IE3D电磁模拟器。天线的仿真结果等参数实现辐射散射参数(参数),辐射模式和电压驻波比(电压驻波比)。在参数s, S11参数值达到< -10分贝的共振频率为0.9 GHz, 0.87 GHz 0.90 GHz和电压驻波比价值获得< 2相同的频率。拟议的900 MHz频带天线将是有用的在无线通信的应用程序。

关键字

微带天线贴片天线,探针饲料,无线通信

我的介绍。

天线电磁信号转换为电子信号在接收机或电信号的电磁信号发射机。这也是发射机线条和空间之间的接口。无线通信系统的重要性增加的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[19]。

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,和能力的集成与电子或信号处理电路(23、24)。

微带贴片天线由一个散热片一侧的介质衬底有地平面在另一边。补丁一般是由导电材料如铜或金和可以采取任何可能的形状。辐射贴片和饲料线通常照片蚀刻在介质衬底[25]。为了简化分析和性能预测,补丁通常是正方形,长方形,圆形,三角形,椭圆或其他常见的形状[4]。

微带贴片天线的辐射主要是因为补丁边缘之间的边缘领域和地平面。天线性能好,厚介质衬底具有低介电常数是可取的,因为这提供了更好的效率,更大的带宽和更好的辐射[26]。然而,这样的配置会导致一个更大的天线尺寸。为了设计一个紧凑的微带贴片天线,其维度之间必须达成妥协和性能得到有效的天线[7]。切缝边缘的兴奋贴片表面分形设计的微带天线[9]。

摘要hexadeci面临贴片天线与狭缝边缘介绍模拟,得到良好的辐射性能。本文的其余部分组织如下。第二部分提供了文献调查面临的提议hexadeci贴片天线[5]。第三部分的分析和设计提供了建议hexadeci面临贴片天线[6]。第四节给出实验结果对传统贴片天线探测饲料,提出曲线线补丁。结果表明,获得显著的增强贴片天线的匹配。最后,结论部分给出了V。

二世。文献调查

在本节中,讨论了微带天线文献调查。Tae-Hyun Kim Dong-Chul公园(2005)提供了一个紧凑的双频天线和双L-slits无线局域网(WLAN)应用于IEEE 802.11 a / b / g。该天线有效涵盖2.4 / 5 ghz乐队有三个双L-slits引起的共振。该天线具有体积小的15毫米×9毫米×7毫米,这是只有一半大小的天线使用双U-slots [11]。

一个。Al-Zoubi et al(2009)提出了一个宽带中心馈电圆patch-ring与磁单极子天线辐射模式[17]。r·库马尔et al(2010)设计了一个CPW-Fed超宽带分形天线和反向散射减少[18]。Garima et al(2011)建议与改善天线带宽hexadeci面临贴片天线[21]。

圆形微带天线辐射模式提供了大量的选项使用矩形块不易实现。圆形微带贴片天线的基本模式是TM11。这种模式产生的辐射模式非常类似于最低阶的矩形微带天线模式。TM21下高阶模式,可以生产圆偏振辐射驱动monopole-type模式[8 10]。这是跟着TM02在频率模式,辐射一个单极模式与线性极化。在1970年代末,液晶实验被用来映射的电场驱动模式围绕一个圆形微带天线和优化[1]。

在图1中,一个圆形微带天线的几何定义。有半径的圆形金属补丁„aA¢和驾驶点位于„rA¢在一个角„φA¢测量从x -轴。与矩形微带天线,辐射贴片是间隔距离„hA¢从地平面。衬底的εr补丁与地平面。

圆形微带天线的分析,这是非常有用的工程目的,已经由Derneryd,利用这里[2]。电场下的圆形微带天线所描述的:

EZ = E0约(kr)因为(nφ)(1)

磁场组件描述为人力资源和Hφeq。(2)和(3)

在„kA¢是介质衬底的传播常数。约是第一类贝塞尔函数的n .´n是贝塞尔函数的导数就其论点,ω是角频率(= 2πf)。TM21模式下一个最高频率的操作(TM11之后)。这个特定的模式是用于创建一个单极子圆偏振辐射模式,被黄[3]。可以驱动一个补丁TM21模式与单一饲料中会产生圆偏振[10]。

电压驻波比的比率是最大电压和最小电压沿传输线。电压驻波比、反射系数是由情商所示的方程。(4),(5)。

电压驻波比=(1 +Γ)/(1 -Γ)(4)

Γ是反射系数在哪里

Γ= (ZL-Z0) / (ZL + Z0) (5)

电压驻波比表明,如何紧密或有效antennaA¢s终端输入阻抗匹配的传输线的特性阻抗。较大的电压驻波比提供的数量,更大的天线和传输线之间的不匹配。

一个antennaA¢s辐射模式是最影响系统覆盖的特征和性能。所有天线不辐射的总能量比交付给他们的输入连接器。天线辐射图通常呈现的形式极坐标图360°角模式两种扫描飞机和它提出了规模相对实力dB [13] - [16]。

相对介电常数的衬底是要考虑的一个重要参数。这是因为相对介电常数会增强了边缘领域,占辐射。这种类型的天线的特点是它的长度,宽度w,厚度。

其他辐射模式意义的属性是antennaA¢年代侧叶,叶和比(f / b)。在实践中,是不可能完全消除天线旁瓣和后叶。

侧面和后面叶影响天线和天线系统性能的几种方法。首先,能量传递或接收端和后叶比预期从一个方向其他地区的覆盖率,因此浪费了。

发射机,能量传递给侧面和后面叶可能指向其他接收系统造成干扰。然后接收器,能量从其他传播站点可以通过侧面和后面叶收到系统中造成干扰。

主瓣是包含最大辐射方向的辐射波瓣。对旁瓣,这是一个目的以外的任何方向的辐射波瓣lob的方向。通常是相邻主瓣和占据了西半球的方向主要梁。辐射叶轴在180°的主光束。它通常指的是一个小的叶,占据了方向相反的半球的定义是主瓣叶。

查看当前(磁场)和电压(电场)一个圆片,目前是最大和最小中心附近的左右边缘,而电场为零和最大中心附近的左和最小附近的右边缘,见图2

从电流和电压的大小,我们可以得出这样的结论:阻抗最小的补丁和最大(约200Ω,但依靠破腔的Q)附近的边缘。因此,有一个点的阻抗是50Ω沿着轴的“谐振长度”元素。我,Z表达式给出了情商。(6)和(7)所示。

数学来说,阻抗计算如果当前分布[15]。

三世。分析和设计

在本节中,讨论了微带天线的分析、设计方法。拳头的设计步骤是选择一个合适的介质衬底材料。主要电气性能认为这是相对介电常数εr和损耗角正切tan(δ)。一般最好是选择一个衬底和尽可能低的介电常数与天线的可用空间一致。衬底厚度应选择尽可能大的最大化

带宽和效率,但不像风险太大距离地波激发[22]。分析是由计算半径„aA¢,从给定的数据如介电常数、身高、谐振频率等。

理论上半径的圆形贴片天线的计算表达式,如情商。(8)下面

fr是共振频率。圆形微带贴片天线几何[28]图1所示。我们提出了一个hexadeci面对微带天线介质衬底上的46毫米半径3.2毫米厚,εr = 4.4的相对介电常数和tanδ= 0.0009说明TM11模式的属性。传统天线的细节都显示在表我。

a . Hexadeci面临微带贴片天线迭代

这对共振频率天线设计0.9 GHz图4所示。贴片天线hexadeci面对= 46毫米的半径8每个8毫米x 1毫米的矩形狭缝边缘,印在衬底表面的相对介电常数εr = 4.4和h = 3.2毫米的厚度。补丁是美联储通过半径为1毫米探针放置在馈电点(1.185,11.8)的补丁。提要位置进行优化提供良好的阻抗匹配。底物的大小是200 mm X 200 mm。0.89 GHz的天线共振。

b . Hexadeci面临微带贴片天线迭代

贴片天线hexadeci面对= 46毫米的半径与16矩形狭缝的边缘上的每个8毫米x 1毫米,印在衬底表面的相对介电常数εr = 4.4和h = 3.2毫米的厚度。补丁是美联储通过半径为1毫米探针放置在馈电点(1.185,11.8)的补丁。提要位置进行优化提供良好的阻抗匹配。底物的大小是200 mm X 200 mm。这个迭代图五所示

迭代3 c . Hexadeci面临微带贴片天线

这个补丁天线hexadeci面对= 46毫米的半径与每个8毫米x 48矩形狭缝边缘1毫米,印在衬底表面εr = 4.4的相对介电常数和厚度h = 3.2毫米。补丁是美联储通过半径为1毫米探针放置在馈电点(1.185,11.8)的补丁。提要位置进行优化提供良好的阻抗匹配。底物的大小是200 mm X 200 mm.迭代3图7所示

四、结果和讨论

拟议中的hexadeci面临贴片天线使用探针设计。他们在IE3D电磁仿真软件模拟[27]。后的结果在图7 - 8和它相比在表二世。

图7:回波损耗与频率的常规,iteration1-3天线

从迭代图据悉,共振频率发生在0.89 GHz的回波损耗- 15.67 dB。迭代参数显示的图据悉,共振发生在回波损耗的频率为0.87 GHz -13.64 dB。相同频率的模拟电压驻波比的值是1.5,这是记录在表二世。传统的参数显示,iteration1-3图7所示。从这个图表据悉,周围的共振频率发生在0.9 GHz的回波损耗-15.63 dB。

从这个图8,指出如何辐射模式分布发生在补丁。天线阻抗参数拟定hexadeci面临贴片天线共振频率接近50欧姆。在仿真领域获得总、方向性天线的辐射效率、天线效率是指出,表2所示。介电常数,εr主要影响带宽和天线的辐射效率。

介电常数较低的天线会给更广泛的阻抗带宽和减少表面波激发。天线的比较[12]的家具都是表II。

从这些比较结果,据悉,迭代的天线与断面收缩率降低频率。

诉的结论

在本文中,我们分析了hexadeci面临与边缘缝隙微带天线。它在IE3D软件模拟。模拟进行了调查antennaA¢年代的性能和特点。仿真结果显示了良好的协议与理论价值。提出的天线可以构建和测量比较实际结果与从模拟获得未来的工作。这个天线可能的应用包括RFID超高频应用程序。

承认

作者感谢院长和主管部门,电子和通信工程,b·s·阿布杜尔•拉赫曼大学钦奈的为这项工作提供研究设施和有价值的建议。

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