一种C波段宽带微带天线的设计与仿真.pdf

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1、天线与伺服技术一种c波段宽带微带天线的设计与仿真梅立荣，张乃柏，马延爽，王琦(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081)摘要：针对微带天线带宽窄的缺点，对展宽微带天线带宽的方法进行了简要介绍，设计了一种双层结构的宽带微带天线。应用CSTMWS三维电磁场仿真软件对天线结构进行了仿真和优化，提取了天线的结构参数。并将常规微带天线的仿真结果与设计的双层结构微带天线的仿真结果进行了比较，从结果中可以看出，设计的双层结构微带天线可以有效地提高微带天线的宽带和增益，其在宽带微带天线阵列的研究中具有较好的工程应用价值。关键词：微带

2、天线；宽带；CST仿真；增益中图分类号：TN713文献标识码：A文章编号：1003—3114(2014)O4—64—3DesignandSimulationofaC-bandBroadbandMicrostripAntennaMEILi—rong，ZHANGNai—bo，MAYan—shuang，WANGQi(The54thResearchInstituteofCETC，ShijiazhuangHebei050081，China)Abstract：Consideringtheha／Towbandwidthofmierostripant

3、ennas，somemethodsforwideningtheirbandwidthareintroduced，anda2-layerbroadbandmicrostripantennaisdesigned．CSTMWSisusedtosimulateandoptimizetheantenna．Thestructureparametersareextractedfromthesimulationresults．Acomparisonbetweentheresultsoftraditionalmicrostripantennaandth

4、e2-layersmicrostripantennashowsthatthebandwidthandgainofthelatterisenhancedeffectively．Ithasgoodengineeringapplicationvalueinthestudyofbroadbandmicrostripantennaarray．Keywords：microstripantenna；broadband；CSTsimulation；gain0引言1插入式馈电微带天线设计微带天线是在介质基片上，一面附上金属薄层设计微带天线时，首先要选择

5、合适的介质基片，作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状基片材料板一般由低损耗介质单面或双面覆铜、覆的金属贴片，并利用微带线或同轴探针对贴片进行铝或覆金组成。选择好基片后，根据天线要求的工馈电构成的天线。微带天线具有体积小、成本低、重作频率-厂和基片厚度h，可用式(1)设计出贴片单元量轻、低剖面、易共形和易集成等优点，已在民用和的宽度。军事领域等到了广泛应用，并且微带天线常作为阵=毒2厂√^√￡+1，’㈩、列天线的基本单元在多种相控阵天线中已有应用。但是微带天线也具有其固有的缺点，其带宽窄和增式中，c是光速，s是基片的介电常数，。

6、益低等。展宽带宽的方法很多，基本的途径是降低辐射单元长度一般取为A／2，这里A是等效介微带基板材料的相对介电常数s，增大微带基板的质内的波长，即：厚度h，从而降低谐振Q值。其他方法还有附加寄^=，(2)生贴片和采用双层、多层结构等。本文采用双层天l￡线结构的方法来增加天线带宽H。Be=+，一——()。㈩()基金项目：中国电子科技集团公司技术创新基金项目(EX131150092)考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长收稿日期：2014—04—02度￡应为：作者简介：梅立荣(1984一)，男，博士，工程师。主要研究方向：微波射频技术。张

7、乃柏(198Im)，男，博士，工程师。主要研究方向：微=一2hi，(4)s小射频技术。64RadioCommunicationsTechnologyV01．40NU．421)l4天线与伺服技术从图2中可以看出，天线的增益在中心频率上大约为6-8dBi，天线的增益在要求频率范围内随频率的波动较大，即天线的带宽不够。因此为了提高单个天线的带宽及天线的增益，增加了一层寄生的由于谐振辐射单元频带很窄，故单元长度是一结构，如图3所示。个关键参数，应用式(4)来求取的精确值加。图3添加哥生层的天线结构添加寄生层后，影响天线性能的主要参数是寄圈1天

8、线结构生层离贴片天线的距离h、贴片上的y0及Sh主设计的天线结构如图1所示。天线介质基板的要影响寄生层与贴片天线之间的耦合，】，0及S。主要相对介电常数为3．48，厚1．52mm，辐射贴片为长方影响天线与馈线的匹配。所以