移动通信中高性能印刷天线的分析

《移动通信中高性能印刷天线的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章双极化基站天线的设计和工程实现的祸台槽缝结构，并且增大了天线的频宽。为了更有效的增加天线的频宽，Zurcher等【2】提出了SSFIP(Strip—Slot-Foam-InvertedPatch)的天线结构(图l-1)，这一结构的特点就是利用相对介电常数很低的泡沫材料展宽频带；进一步又提出了层叠的SSFIP(StackedSSFIP)天线结构(图1-2)，与ssFIP相比层图1．2替的SSFIP采用两层贴片和两层泡沫材料即在原SSFIP的微带贴片的上方增加一层介质(foam)和～层微带贴片，下层贴片与馈线通过槽缝耦合，

2、两层贴片间则通过电容性耦合。通常两层贴片的尺寸是不一样的，这样它们的谐振频率就有一定的偏差，利用两层贴片的不同谐振频率的组合来展宽频带，这种天线的频宽有了显著提高，但结构上需要多层介质基板，因而成本较高，并且天线的纵向尺寸较大不利于天线的小型化设计。为此，选择如图1-3所示的单层微带贴片和非对称带状线的印刷结构，两层空气介质的厚度都取8mm，上下两层介质基片选用同一种材料其厚度为0，8ram，参数值为f,--3．2，tan6=0．003。上层的辐射单元与下层微带线的馈线网络通过槽缝进行耦合。整个天线的纵向尺寸仅为18mm。上

3、述图1-3结构的优点是：1．不产生表面波的条件下，介质基片越厚，它的频带就越宽；但是基片的厚度增加到一定程度必然会产生表面波(一种沿着介质基片表面传播，而在介质基片表面法线方向上衰减的电磁波)，nl和TE型的表面波可在微带贴片之外的介质基片中传播。表面波的存在一方面使得天线的辐射效率降低．因为一部分能量以表面波的形式沿着介质基片表面传播而没有沿天线的法线方向辐射；另一方面沿着介质基片表面传播的表面波经边缘绕射，而使得辐射方向图变坏；再者．它会增强天线的各单元间不希望的互耦；表面波模式的截止频率为[9]东南大学硕士学位论文4第

4、一章双极化基站天线的设计和工程实现疋=nc／4h、／e，一1(卜1)式中，c是真空中的光速：n=1,3，5，⋯(TE．模)，或n=0,2，4，⋯(TM。模)；s，是介质的相对介电常数；h是介质的厚度。当采用空气代替介质基片时占，=l'正-->oo，表面波模式不再被导行，因而采用空气代替介质基片可以避免产生表面波。从而允许采用较大的空气层厚度来展宽阻抗频带，并降低成本。另一种抑制表面波的方法是采用PBG(photonlcbandgap)材料[tO]，文献[10]通过在介质基片上打一系列周期性孔(贯穿介质基片)以形成PBG材料，

5、实测结果表明采用PBG材料能有效抑制表面波而增加天线的前后比。但这种方法在加T中有一定的难度．且在移动通信频段。每个周期性孔的尺寸在厘米量级，而为了在介质基片上形成周期性结构必须有足够多的孔，这样就使得介质基片的横向尺寸过大。2，与辐射单元和馈线网络同处一层的结构相比，馈线网络与辐射单元分处接地板的两侧可以避免馈线网络占据较多的空间而影响阵列布局，以及馈线网络对辐射单元的寄生耦合使得极化不纯等弊端；两单独偏移歪．交槽结构图1．43．馈线网络与辐射单元通过十字形多缝耦合，使馈线网络与辐射单元被接地板完全隔离4．辐射结构保持对称

6、，有益于抵消两路极化之间的互耦，实现高度隔离；5．高频情况下，采用槽耦合的馈电方式比采用文同轴馈电方要优越；^6．为了防止馈线的背向辐射对方向图的影响，需要在馈线网络背面安放一块平行于基片表面的导体平板，即图卜3所示的接地板；7．考虑到实际天线结构具有上下两层接地板，而馈线正处于其间，因此馈线本质上应属于不对称的带线结构，为了有足够能量耦合到辐射单元．十字形正交槽结构图1-5带线的宽度要比相应的对称带线的宽度要宽，因而馈线网络所占的空间也较大。东南大学硕士学位论文第一章双极化基站天线的设计和工程实现槽缝耦合馈电的微带贴片天线

7、可以产生线极化辐射【5】，因此，为了实现双极化辐射，很白然的想到用两路馈线分别去激励结构上呈正交的两个槽缝，这样在贴片上就能激励出两正交方向的表面电流。槽缝的形状有多种设计，文献[6]提出了两个偏移正交的单槽(twoseparatedoffsetorthogonalslots)如图卜4所示，位于接地板上的两矩形槽缝相互垂直，两路馈线分别通过与其垂直的矩形槽缝与微带贴片进行耦合，由于结构上并不是完全对称，因此，两路之间的极化耦合不能完全抵消，隔离度(一18dB)不能满足通信系统中的高要求(一25dB)。文献[7]提出了十字形正

8、交槽的结构(cross十字形多槽结构图1．6slots)如图卜5所示，十字槽以贴片中心为对称点，结构上完全对称，有益于抵消两路极化之间的互耦，实现高度隔离，但是用微带线进行馈电时如果两路馈线处于同一介质基片上时，为避免两路馈线接触，要利用空气桥结构[7]，或者让两路馈线分别处于不同的介质基