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平面单极子天线馈电方法的设计与研究
发表时间:2014年4月30日 09:18 来源:中电网 责任编辑:编 辑:麒麟

图2 多种切角平面单极子天线结构

图3 不同端口数馈电天线驻波比特性的比较

天线采用两端口结构进行馈电时,天线的驻波比特性见图3。与单端馈电相比,两端口馈电天线的带宽大为展宽,但是在18GHz附近VSWR大于2。这是因为贴片中心处没有馈电端口,因此电流只能以辐射方式耦合与从其它馈电端口传导至贴片中部(如图4(a)所示),这一弱耦合在一定程度上对天线的带宽产生了影响。为了改善这一影响,在中心处增加了一个馈电端口,电流分布更为均匀(如图4(b)所示),性能也明显得到改善,在1.37GHz~50GHz的极宽范围内得到了驻波比小于2的带宽。但当继续增多馈电端口时,性能改善不明显,因为在馈线分支处电流分布变得不规律且出现了反相(如图4(c)圆圈处所示)。从上述分析可知,增加天线馈电端口可以改善电流的分布从而改善驻波比带宽,但并非端口数越多越好,当端口数增加至3个时,再增加端口数对性能的改善不明显。

图4 切角平面单极子天线电流分布情况

但是,以上几种馈电方式都比较繁琐,制作也存在困难,因此为了简便起见,采用了如图2(e)所示的半圆实心馈电结构。利用CST进行仿真得到,与前面几种馈电方式一样,半圆实心馈电结构也能实现极宽的阻抗带宽,其阻抗带宽比(VSWR2)超过30:1(见图5)。

图5 实心端口馈电结构的驻波比特性

3 结论

本文以实现小型化超宽带印刷天线为主要目的,在综合了的两种天线的基础上,提出了切角平面单极子天线的多种多端口和半圆实心馈电结构,其阻抗带宽均高于30:1,能够覆盖多个通信系统频段,而且天线尺寸仅为0.2l×0.27l,有利于系统的集成化。

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