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1、http://www.paper.edu.cn一种新型非对称蝶形宽带天线的设计与研究袁卿瑞电子科技大学电工学院，成都（610054）E-mail：alfredyqr@yahoo.cn摘要：本文提出了一种新型非对称蝶形宽带天线并进行了测试。蝶形的两臂分布在介质层的底面和顶面两边，通过调整蝶形双臂的形状和距离来实现反射系数＜-10dB的宽带特性。实验结果表明该天线具有宽带、较好的全向性的特性。关键词：蝶形天线，宽带，类全向性中图分类号：TN8201.引言近年来宽带技术越来越多的应用于探地雷达、通信、测向等领域，因此在天线设计方面也提出了许多宽带工作的天线结构[1-5]。在这些天线结构中，印
2、制蝶形天线由于其良好的宽带特性、结构简单、造价低廉等而受到国内外学者的广泛关注[1-3]。文献[3]提出了一种非对称结构的蝶形天线，该天线是在微带单极子天线的基础上对接地板进行调整，使接地板和单极子形成了一种非对称的蝶形结构，实现了双频工作的特性。本文在文献[3]的基础上对这种非对称蝶形结构进行改进，扩展了带宽使之实现了较宽带宽的特性。实验表明通过调整蝶形的形状及位置可以使带宽达到高低频4：1，频率覆盖范围从1GHz到4GHz。本文内容安排如下：第二部分给出了本文提出的蝶形天线的结构以及关键参数的研究分析；第三部分给出了实际加工天线的测试结果；第四部分为本文小结(a)(b)图1.a)天
3、线结构b)天线的正面及背面实物图-1-http://www.paper.edu.cn2.天线结构及仿真分析本文提出的天线贴片印制在介质板的两侧，介质层厚度为1mm，介电常数2.55，介质损耗角正切为0.0009。天线结构如图1所示，较小的一臂在介质上表面，较大的一臂在介质底面，采用50欧微带线馈电。其中各参数分别为L1=130.5mm，L2=66.7mm，L3=31mm，L5=15.1mm，W1=77.7mm，W2=3mm，R=34.65mm。为了得到更好的天线性能，采用ansoft公司的HFSS软件对天线进行了仿真分析和优化。HFSS是基于有限元的高频电磁仿真软件，广泛应用于高频电磁
4、结构的仿真分析。优化分析主要考察非对称两臂之间的间距L4对天线反射系数的影响，图2给出了不同L4下天线的反射系数，其中负值表示两臂相重叠。从图2可以看出当L4=1mm时，天线的驻波特性最好。图2不同双臂间距下的天线回波损耗仿真结果3.天线的实测结果根据上述仿真结果，选取最优参数加工了一副非对称蝶形天线并进行了测量。天线反射系数的测量采用安捷伦N5230A型号矢量网络分析仪。图3是天线实物的反射系数实测结果。由图2、3可以看出仿真结果和实测结果相比，反射系数曲线趋势基本一致。图3天线的反射系数为了考察天线的辐射特性，还需要对天线的方向图进行测试。测试过程是在微波暗室中进行。图4给出了天线
5、在五个不同测试频点（1GHz、2GHz、3GHz、3.5GHz、4GHz）下的辐射方向图。由测量结果可以看出，天线的H面方向图在整个频段内都具有较好的准全-2-http://www.paper.edu.cn向特性。对天线的增益进行测量时，将标准喇叭天线作为发射天线，将本文的天线作为接收天线，测量频率范围从1GHz到4GHz。测量结果如图5所示。从测量结果可以看出该天线在整个频段范围内具有很好的增益特性，而且平坦度较好,增益的变化范围为0.7～3.7dBi。1GHz2GHz3GHz3.5GHz4GHz图4天线在不同频点的辐射方向图-3-http://www.paper.edu.cn图5天
6、线增益曲线4.小结本文提出了一种新型的非对称结构的蝶形天线，该天线的阻抗带宽达到100%，在带宽内天线的方向图有较好的准全向特性和较好的增益特性，另外该天线还有结构简单紧凑，易于加工的优点。参考文献[1]Karacolak,T.,andTopsakal,E.:‘Adouble-sidedroundedbow-tieantenna(DSRBA)forUWBcommunication’,IEEEAntennasWirel.Propag.Lett.,2006,5,pp.446–449[2]Zheng,G.,Kishk,A.A.,Yakovlev,A.B.,andGlisson,A.W.:‘A
7、broadbandprintedbow-tieantennawithasimplifiedfeed’.IEEEAntennasandPropagationSocietyInt.Symp.,Monterey,CA,USA,June2004,Vol.4,pp.4024–4027[3]H.Wang,J.LiuandG.Wang.:‘Asymmetricbow-tieantennaforGSM/CDMAand3G/WLAN’,ElectronicsLe
