基于zigbee 的一种矩形微带天线的设计

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1、基于Zigbee的一种矩形微带天线的设计杨永侠，杨琳（西安工业大学电子信息工程学院，陕西西安710032）【摘要】针对传统的无线模块中直立式天线体积大，功耗高等不足，本文提出了用微带天线替代传统的直立式天线的方法。文中根据项目需求确定微带天线的材料、形状、类型，估算出天线的尺寸，在ADS设计软件环境下，介绍了基于Zigbee的中心频率为2.4GHz微带天线的整个设计流程，利用ADS仿真软件建立天线模型并对其仿真，最后通过优化匹配和调整天线模型使天线的特性达到最佳、参数符合项目要求。【关键词】微带天线，ADS软件，反射系数，优化匹配DesignofAkindofRe

2、ctangularMicrostripAntennaBasedonZigbeeYangYongXia，YangLin（SchoolofElectronicsandInformationEngineering，Xi'anTechnologicalUniversity，Xi'an710032China）【Abstract】Inthispaperwepresentedasolutiontoimprovetheshortcomingwhichtheuprightantennaistoobig,andthepowerconsumptionistoohigh.Thesolut

3、ionisthatusethemicrostripantennainplaceofthetraditionaluprightantenna.Inthispaperwedeterminedthematerials,theshapeandthetypeofthemicrostripantennaaccordingtotherequirementsoftheproject,andweestimatedthesizeoftheantenna.Thenweintroducedtheprocessofthedesignofmicrostripantennaatfrequenc

4、yof2.4GHzbasedonZigbeeundertheenvironmentofADS(Agilent).AndthenwebuilttheantennamodelandsimulateditinADS.Atlastwemadetheantennaparametersoptimumandtheantennacharacteristicscomplywiththerequirementsoftheprojectthroughadjustingtheantennamodelandoptimizingandmatching.【Keywords】microstrip

5、antenna,ADS,reflectioncoefficient,Optimalmatching0引言随着科学技术的发展，无线传感网络越来越多地被应用于工业生产、安全监测等领域。对于一个无线系统来说，能正确地发送和接收信息是最基本的要求。天线作为无线通信中不可缺少的部分就是用来发送和接收电磁波，对无线系统起着非常重要的作用。而常用的无线传输模块中的直立式天线体积太大。为了这一问题，本文选择使用微带天线，不仅可以减小无线传输设备的体积，也可降低设备功耗、降低成本。本文以Zigbee网络中的WSN节点为对象，完成基于CC2430芯片的2.4GHZ微带天线的设计，从而

6、为构成小体积、低功耗的WSN测控系统节点基本硬件奠定基础。本文详细论述微带天线设计的原理、设计的过程以及阻抗匹配方案。1天线类型的选择1.1微带天线的辐射原理9微带天线即在有金属接地板的介质基片上沉积或贴附所需形状导体贴片构成的微波天线，如图1。通常，通过微带传输线或者同轴探针来馈电，使导体贴片与接地板之间激励器高频电磁场，并通过贴片四周与接地板之间的缝隙向外辐射电磁波[1-2]。图1微带天线Fig.1Microstripantenna1.2参数要求本文中对天线的要求是工作在2.4GHz，增益达到3dB，方向性系数达到5.03dB，阻抗能达到匹配（50Ω），天线尺

7、寸在5×7（mm×mm）以内。1.3天线形状的选择贴片形状是多种多样，其中圆形微带天线的波瓣宽度较矩形的窄，但是方向性系数几乎相同[3]。矩形微带天线所要求辐射元面积较圆形微带天线要大，但经过计算，矩形贴片所需的尺寸在可以满足要求的范围内，而且矩形微带天线的效率、宽度都优于圆形微带天线[4]，故选择矩形微带天线。1.4天线馈电方式的选择微带天线有许多种馈电装置形式，但主要分为两类，一是微带传输线馈电，二是同轴线探针馈电。其中微带传输线馈电的馈线也是一导体带，一般具有较窄的宽度。微带传输线馈电制造简单，易于匹配，也易于建模。同轴线探针馈电是将同轴线内导体接到辐射贴片

8、上，外导体