小型矩形微带贴片天线的理论分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第28卷第2期大连海事大学学报V0-_28．No22002年5月JournalofDalianMaritimeUniversityMay．2002文章编号：1006，7736(2002】02—006603小型矩形微带贴片天线的理论分析栾秀珍，谭克俊，邰佑诚(大连海事大学信息I程学院，辽宁大连116026)摘要：用未加载微带天线的(0，0)模分析了含短路针的矩形微带贴片天线，推导了输人阻抗的计算公式，给出了计算结果结果表明，利用该法可以很好地解释短路针加载贴片天线降低未加载微带天线最低工作频率的现象，为这种小型微带天线的设计及应用奠定了理论基础关

2、键词：微带天线；输人阻抗；贴片；短路针中图分类号：TN8286文献标识码：A参数——输人阻抗并没有进行详细讨论．本文利0引言用未加载贴片天线的(0，0)模推导了含短路针矩目前，在许多应用场台(如移动通信手机中)形微带贴片天线输人阻抗的计算公式，并给出了都需要体积小、重量轻的小型接收天线微带贴片计算结果．结果表明其谐振特性与文献[4]中所给天线以其剖面低、重量轻的优点而成为人们的首结果基本吻合．选．但是，这种天线在较低频率应用时尺寸太大，1理论分析不能满足实际要求，从而影响了微带贴片天线在低频频段的应用文献1]首次提出了在微带贴片图1所示为含短路针矩形微带贴片天线的结天线中加人短路针的方法，该

3、法可以降低未加载构示意图．其中，矩形贴片尺寸为a×b，短路针坐微带贴片天线的最低工作频率，从而使天线尺寸大大降低目前该法已经成为减少微带贴片天线尺寸的主要方法，并得到了广泛的应用。．对于这种天线的理论分析目前主要有传输线模型法和基于腔模理论的格林函数法．在这些方法中，将短路针等效为电感，并与未加载贴片等效的LC谐振电路并联然而这种方法并不能很好地解释加短路针使贴片天线谐振频率降低的现象．最近，文献[4：提出了一种全新的分析方法该法基于腔模(．)理论，用未加载贴片天线中的(0，O)模分析含短路图1含短路针矩形贴片天线针微带贴片天线．该法可以很好地解释微带贴片标为(，)，同轴馈电探针坐标为(：，

4、)，介天线加短路针后谐振频率降低的现象，但是文献质基片厚度为d，相对介电常数为对于时谐[4]只给出了含短路针微带贴片天线谐振频率的场，腔体区域的波动方程为计算方法，而对于含短路针微带贴片天线的重要}收稿13期：2001．11-27作者简介：栾秀珍(1963)，女．山东青岛人，副教授，主要从事微带天线的研究维普资讯http://www.cqvip.com第2期栾秀珍，等：小型矩形微带贴片天线的理论分析67(△一点)E(，)=J。-儿(，Y)(1)其中，本征函数其中，=∞由腔的上、下壁为电壁，腔的()：√警c)()侧壁为磁壁的边界条件可以惟一地确定方程(1)I1i=0的解，其解可用格林函数表示为

5、l2其他E('r，)：Jc。IdIdyG(，'r)·J(，)：=(nrr／Ⅱ)+(m~r／b)(2)假设短路针和同轴馈电探针都具有方形横由算子(一△)的本征函数和本征值E⋯截面，且截面积为(i=1，2)，则电流密度=一可将G(∞，，'r)写成J(，)可表示为cc⋯：(3)+，∈c．一，*+，：J∈c一一，．rl0其他考虑到短路针与同轴馈电探针之间的耦台，将式(8)代八式(6)．并与式(5)比较得可将该结构看成二端口网络．两端口上的电压、电1==+流满足。．(．,Ys，△)．{l0V2=：Zlzl2

6、-I++Ziz222·J2㈤Ⅱ6”⋯’(z，，，△)(9)短路针和同轴馈电探针上的平均电压V，

7、(=1，2)与平均电场E(i=1，2；J=1，2)之间满于是，由式(5)可得同轴探针处的输入阻抗为足以下关系f0=E¨·d十En·d：：(10)‘)2厶11v：：E2．d+Ed由式(2)可得J针在i针区域产生的平均电2计算结果场E(i：1，2；J：1，2)为利用以上理论计算了贴片尺寸n×b=18．2一誓+芋+孚．×196(iIlm)的含短路针矩形贴片天线的输人』az』』-阻抗，结果如图2所示由图可见，天线的谐振频-一{；。{率与文献[4所给结果基本吻合．G(Joy，cr／y)-J，(z)(7)3结束语将式(3)、(4)代八式(7)，积分得本文利用腔模理论中的(O，o)模推导了含短E面l路针矩

8、形贴片天线输入阻抗的计算公式利用该，磊。。‘。tz，．1·(z，M，△．)(81公式，计算了口×6=182×19．6(mm)时几种其中，('r，，△)=天线结构的输八阻抗．结果表明，其谐振特性与文献[4]所给结果基本吻台．另外，该方法可以很容c。s()mn~LX)⋯s(hin(b垒)n￡口凸’Z易地推广到含多根短路针的情况．丌△△2口2b维普资讯http://www.cqvip.com大连海事大学学报第28卷