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1、《现代电子技术》2008年第1期总第264期þ通信与信息技术ü微带天线的设计和阻抗匹配宋旭亮,朱义胜(大连海事大学信息工程学院辽宁大连116206)摘要:讨论了矩形微带天线工作原理、结构及其应用。介绍了设计中心频率为800MHz矩形微带天线的整个流程,首先根据矩形微带天线设计公式计算出天线参数,然后在Ansoft公司的仿真软件HFSS中建立天线模型并对其仿真,通过调整天线模型得到最佳的天线参数使天线特性符合设计要求,最后利用Agilent公司的微波电路仿真软件先进设计系统ADS设计了微带天线的匹配网络。关键词:矩形微带天
2、线;HFSS软件;先进设计系统;匹配网络中图分类号:TN82文献标识码:B文章编号:1004-373X(2008)01-073-03DesignofMicrostripAntennaandImpedanceMatchingSONGXuliang,ZHUYisheng(CollegeofInformationEngineering,DalianMaritimeUniversity,Dalian,116206,China)Abstract:Thebasicoperationprinciple,structuralcharac
3、teristicsandapplicationoftherectangularmicrostripantennaarediscussed.Thepaperintroducesthedesignprocessoftherectangularmicrostripantennaatthecenterfrequencyof800MHz.Atfirst,theantenna′sparametersarecalculated.Afterwards,theantenna′smodelissetupandsimulatedbyHFSS.
4、Theopti2malantenna′sparametersareobtainedandtheantennafitinwiththedemandsofdesigning.Finally,ADSisappliedtodesignthematchingnetworkfortheantenna.Keywords:rectangularmicrostripantenna;HFSSsoftware;advanceddesignsystem;matchingnetwork辐射元、介质板和接地板视为一段长为L的微带传输线,1引言在传输
5、线的两端断开形成开路。微带天线现已广泛应用于100MHz～100GHz的无根据微带线理论,介质板厚度h,场沿h方向均匀分线电设备中,他是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的布。在最简单的情况下,场沿宽度W方向也没有变化,而介质板上形成的天线。导体薄片称为辐射元,辐射元的形仅在长度方向(Llλ/2,λ为介质内波长)有变化。状可以是方形、矩形、圆形和椭圆形等。微带天线形状如在两开路端的电场均可以分解为相对于接地板的垂图1所示,其馈电方式有两种:一种是微带馈线又称侧面馈电,另一种是同轴馈线又称背馈,如图2所示。直分量和水平分量,
6、两垂直分量方向相反,水平分量方向相同,因而在垂直于接地板的方向,两水平分量电场所产生的远区场同相叠加,而两垂直分量所产生的场反相相消。因此,两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙,缝的电场方向与长边垂直,并沿长边W均匀分布。缝的宽度为Δllh,长度为W,两缝间距图1微带天线图2馈电方式为Llλ/2。所以,微带天线的辐射可以等效为由两个缝隙本文设计一种中心频率为800MHz的矩形微带天线所组成的二元阵列。(辐射元为矩形),馈电方式选为中心侧馈。2.2矩形微带天线的设计公式2矩形微带天线的分析设贴片长度L
7、,贴片宽度W,介质板厚度h,介质板的2.1用传输线模型分析法分析矩形微带天线的辐射长度LS和宽度WS,介质的相对介电常数εr,有效介电常数原理εe,c是光速,fr是中心频率,λg为介质内波长,λ0为自由空设辐射元的长为L,宽为W,介质板的厚度为h,现将间波长,延伸量Δl。贴片宽度:-1/2收稿日期:2007-06-111εγ+1W=c(1)基金项目:国家自然科学基金项目(No.60671061)2fr273©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Al
8、lrightsreserved.http://www.cnki.net通信设备宋旭亮等:微带天线的设计和阻抗匹配其中fr,c,εr都是已知量。贴片长度:1L=c-2Δl(2)2frεeε-1/2εγ+1εγ-11+10h(3)e=+22W图4天线模型图5方向性图表1模型参数(εe+0.3)(W/h+0.264)hΔl
