一种新型的超宽带平面单极子天线研究.pdf

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1、第33卷第6期电子元件与材料、，oI-33NO．62014年6月ELECTRoNICCoMPoNENTSANDMATEIUALSJun．20l4一种新型的超宽带平面单极子天线研究郑赕，胡少文，吴毅强(1．江西师范大学计算机信息工程学院，江西南昌330022；2．南昌大学电子信息工程系，江西南昌330031)摘要：设计了一种新型的超宽带平面单板子天线。该天线在覆铜介质基板上通过酸蚀制得，介质基板尺寸为30．0mmx35．0mmx1,6mm，材料是相对介电常数为4．4的FR4，该天线通过在辐射元两端底部形成阻抗阶梯形结构和在接地面采用分形技术来达到展宽带宽的目的。利用仿真软件HFSS

2、对天线参数进行仿真和优化。结果表明，该天线频带宽度达到3．0～13．1GHz(1≤一10dB)，相对带宽达125％，达到超宽带天线的范围(3．1-10．6GHz)。该设计天线在工作频段内具有很好的辐射方向性和增益，满足超宽带通信的需求。关键词：平面单极子天线；改进地平面；超宽带；分形；微带馈电；HFSS仿真doi：10．3969~．issn．1001-2028．2014．06．010中图分类号：TN82文献标识码：A文章编号：1001．2028(2014)06-0038-04Researchonanovelultra-widebandplanarmonopoleantennaZH

3、ENGYi，HUShaowen，WUYiqiang(1．TheInstituteofComputerInformationEngineering，JiangxiNormalUniversity,Nanchang330031，China；2．DepartmentofElectronicInformationEngineering，NanchangUniversity,Nanchang330031，China)Abstract：Anovelultra-widebandplanarmonopoleantennawasdesigned．Theantennawasetchedonacopp

4、er-claddingsubstrate，whosematerialwasFR4withrelativepermittivityof4．4，andthemagnitudewas30．0mmx35．0mm~1．6mm．Thetechniquethatthelowerendofthepatchwascutonbothsidestogenerateimpedancestepsstructureandfractalslotsinthegroundplanewasadoptedtoimprovethebandwidthoftheantenna．Theparametersoftheanten

5、naweresimulatedandoptimizedwithHFSS．Theresultsshowthatthebandwidth(S1t≤-10dB1isfrom3．0GHzto13．1GHzwhichprovides125％ofrelativebandwidth，closedtoUWBspecification(3．1-10．6GHz)．Theantennahasomnidirectionalradiationcharacteristicsandmoderategainthroughoutitsoperatingbandandcanbeconsideredasagoodca

6、ndidateforUWBcommunications．Keywords：planarmonopoleantenna；modifiedgroundplane；ultra·-wideband；fractal；microstrip—-feed；HFSSsimulation随着在无线通信系统中高数据速率应用的发近一些研究表明，通过在平面单极子天线上采用分展，增加了具有超宽带特性的小型天线的应用需求。形技术可以达到展宽带宽的目的。“分形”是1975年自2002年美国联邦通信委员~(FCC)tIJ将3．1一10．6第一次被蒙德布罗特定义的一种分类结构【20】。笔者GHz作为超宽带通信频段以

7、来，许多研究者正在研设计了一种新型的超宽带天线，利用高频电磁仿真究设计适合这个频段的小型天线。近来，一些平面软件HFSS14．0对天线进行建模设计并且对所设计的单极子天线也被用于超宽带通信因而被研究。这些天线进行优化，最后根据天线的最后优化尺寸制作天线都具有低剖面、易于集成和具有宽频带的优点。了实物天线，测试结果表明在辐射元两端底部形成超宽带天线的主要标准是其阻抗带宽接近ll0％。最阻抗阶梯形结构和在接地面采用分形技术可以起到收稿日期：2014．03．10通讯作者：胡少文基金项目