一种低剖面轻型化E形微带天线的研赦.pdf

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1、第14卷第16期2014年6月科学技术与工程Vo1．14No．16Jun．20141671—1815(2014)16—0072—06ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．一种低剖面轻型化E形微带天线的研制张光生王玉峰常雷(中国电子科技集团公司第36研究所，嘉兴314033)摘要研制了一种低剖面轻型化的E形微带天线。E形微带天线的电性能特性与介质层的厚度关系密切，通过分析天线剖面与带宽的关系，设计出兼顾低剖面和宽带特性的E形微带天线；通过微带线馈电方便了天线输出位置的设定，提高了天线设计的灵活性；将天线底板侧边折

2、弯以加强结构刚性，并扩展天线的地面尺寸改善天线增益。对设计的天线进行实物加工、测试，在0．0326k剖面高度条件下获得了超过10％的相对带宽，天线增益大于5dBi；同时天线具有小型化和轻型化的特点。关键词E形微带天线低剖面小型化轻型化中图法分类号TN822．8O441；文献标志码A微带天线因其成本低、剖面低、重量轻等诸多优1天线结构点，广泛应用于各种通信系统中，但进一步的发展却受制于其较窄的带宽，研究人员提出了贴片表面开本文天线结构如图1所示。该天线主要由底槽¨的方法构造双频谐振特性，从而获得宽带型板、印制E形贴片的印制板和馈电探针三部分组微带天线，这其中最为经典的就数E形

3、微带天线。成。E形辐射贴片长、宽，加载的两条相互平行近年来，研究人员在对E形微带天线的性能研的窄缝长三、宽，两缝间距为P+0．5Ws。E形贴究中，大多以扩展阻抗带宽为目的，单层E形微带片通过宽的金属带条与馈电探针相连，图1中是天线的阻抗带宽能达到30％以上¨_4J，层叠结构的用L形的金属印制带条连接，当然也可以用斜直E形微带天线的阻抗带宽可达40％以上J。但这线、圆弧线形金属带条连接。印制板厚度为t，其与些E形微带天线都是采用厚介质基板，并未考虑对地板问距为。天线剖面的降低设计。然而，天线剖面高度的降低通常是伴随着阻抗带宽的变窄，而在实际应用中，经常会遇到阻抗带宽要求不是那

4、么宽，但对于天线的剖面要求尽可能低的情况，这就要求天线设计的时候要综合考虑剖面高度、阻抗带宽、增益、波束宽度、背瓣等多重因素。为了实现兼顾剖面高度、阻抗带宽、增益、波束宽度、背瓣要求的E形微带天线，本文对不同剖面高度的E形微带天线的带宽、增益特性进行比较分析，给出了文中特定形式的E形微带天线在不同剖面高度时可以获得的阻抗带宽参考值，并在此基础上设计了一种0．0326A剖面高度的E形微带天线，具有10％的相对阻抗带宽，大于5dBi的天线增益。电探针由于提出的天线的尺寸较小，具有较高的背瓣，文中针对2A×2A的较大安装平台进行了仿真分析，该图1天线结构图安装平台对天线的电压驻波

5、比、增益和波束宽度值Fig．1Configurationofantenna影响较小，可获得小于一17dB的背瓣。如图1(a)所示，E形天线通过L形的金属印制2013年12月20日收到带条连接E形贴片天线与馈电探针，这就方便了实第一作者简介：张光生(1974一)，男，浙江浦江人，高级工程现。研际天线使用中遇到的射频输出位置选择的问题，避究方向：微波天线设计，天线小型化。E-mail：wyP820925@sina．eom。免了用电缆走线带来的额外空间要求；除此之外，该16期张光生，等：一种低剖面轻型化E形微带天线的研制73金属印刷带条与底板之间组成了微带线结构，可以(3)起到一

6、定的改善阻抗匹配作用，对天线的带宽的拓展有一定的好处。本文天线的介质板选用低成本的FR_4，其标2天线原理称介电常数占为4．4，将参数代入式(3)可得H+1，、E形微带天线通过在矩形微带天线的表面开两斗e条窄缝来改变其表面的电流分布，在矩形微带天线根据式(4)，当日从3iTlm变化到8mm，则等效介电的基础上产生另外一条电流路径，从而实现两个谐常数的值从1．24变化到1．09。振频率，通过调节开缝的位置和尺寸，将两个谐振频率调节到合适的相邻位置，构造出了双峰谐振特性，3天线参数分析及设计实例从而获得了天线的宽频带特性，其等效电路如图2对于频率范围1．4～1．55GHz的设计

7、实例，按照所示。E形天线典型的双底型电压驻波比曲线，设计两个邻近谐振频率分别为dl=1．44GHz,fh=1．51GHz。通过式(1)和式(2)，设计了日为5、6．5、8时的设计参数，如表1。由表1参数代人到表1本文天线在不同H值每图1的天线模型中，时的设计参数(mm)Table1Designparameter值的大小可暂取0．5A出withdifierentHvaluesoffb)代人，通过仿真电压驻thepresentantenna(mm)波比值及范围进行优化序号图2E形贴片的双电流路径及其等效电路图调整，故￡