一种椭圆单极子超宽带天线仿真设计

《一种椭圆单极子超宽带天线仿真设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一种椭圆单极子超宽带天线仿真设计　　摘要：随着宽带无线通信的发展，宽带天线的研究已成为行业研究的热点，通过对多种单极天线研究，选择了平面椭圆单极子宽频天线进行了设计，并对接地板进行切角处理和各项参数分析与优化，实现了宽频天线的性能要求。与其他各种设计相比，其结构简单，制作方便。关键词：椭圆单极子；矩形切角；超宽带；辐射图；共面波导中图分类号：TN82?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）13?0078?02SimulationdesignofellipticalmonopoleUWBanten

2、naZHOUXi?quan，HUIPeng?fei，ZHAOYan，TAOBai?rui（CommunicationandElectronicEngineeringInstitute，QiqiharUniversity，Qiqihar161106，China）Abstract：Withthedevelopmentofbroadbandwirelesscommunication，broadbandantennahasbecomeahotresearchfocus.Throughtheresearchofthemono

3、poleantenna，theplanarellipticalmonopoleantennaisdesignedinthispaper.Bychamfer6processingofearthplateandparameteranalysisandoptimizationofparameters，theperformancerequirementsofbroadbandantennaisrealized.Comparingwithotherdesigns，ithassimplerstructureandiseasie

4、rtomake.Keywords：ellipticalmonopole；rectangularcornercut；ultra?wideband；radiationpattern；coplanarwaveguide0引言随着无线通信技术的快速发展，终端通信设备的小型化和多功能需求日益增多，迫切需要发展各种类型宽频带小型天线，以适应各种小型无线终端设备的要求。于是小型化超宽带印刷微带天线的研究技术得到快速发展。美国通信委员会于2002年将3.11～10.16GHz频段作为超宽通信使用，使超宽天线技术的研究成为一个新的研

5、究热点。大量的不同类型超宽带平面微带单极子天线出现在相关文献中，如矩形、椭圆形、圆形和多面形等。文献[1]～[6]提出了各种类型平面单极子天线，基本都在FCC提出的频率范围。通过对各种形状单极子研究，选择了一种椭圆结构单极子微带天线，通过共面波导馈电和对接地板切角处理大大提高了阻抗带宽，实现了超宽频率工作范围。同时应用HFSS软件进行了参数优化，实现了在3.00～126GHz宽频范围天线的辐射图基本稳定，其H主平面具有良好的全向性，E主平面具有类偶极子辐射特性，在这个频段内，其辐射特性有较好的稳定性，使驻波比在带宽

6、范围内小于2。1天线结构天线的结构如图1所示，天线制作在长和宽分别为[L]和[W]的聚四氟乙烯环氧树脂基板上，其介电常数为2.2，厚度为0.74mm。介质板面上是椭圆辐射贴片（[k]为椭圆比）和带有缺口的共面接地板，接地板与微带馈线采用共面波导结构，椭圆贴片与接地板最小间距为[h，]馈线与地板间距为[h1，]天线采用特性阻抗为50Ω的微带线馈电。经优化天线尺寸见表1。图1天线结构2仿真结果天线端口反射系数与频率变化曲线如图2所示，驻波比[ρ图2端口驻波与频率关系曲线如图3为天线在4GHz，10GHz频率下远场辐射方

7、向图，从两种频率下辐射方向图可知，FCC频段内E面图基本分布趋势相同，但随频率增加逐渐畸变。而H面图基本保持全向分布趋势。整个UWB频段基本保持方向图分布的稳定，满足宽频天线设计要求。6图3天线辐射E和H平面方向图3天线参数性能分析（1）椭圆[r0]对低频范围变化影响如图4所示，椭圆半径越大，频带越向低频展宽。所以根据超宽带要求选择椭圆短轴长度为[r0=]9mm。图4[r0]变化对天线端口反射影响曲线（2）天线[W]变化对天线影响如图5所示，随着[W]的增加，频段向高端频率扩展。（3）接地板切角[a]（或[b]）对

8、天线影响如图6所示，随着[a]的增加频带变宽，可以调整频带范围。图5[W]变化对天线端口反射影响曲线图6切角[a]变化对天线端口反射影响曲线　　4结论本文通过对超宽带椭圆单极子天线设计与分析，实现了超宽带的各项性能指标。借助软件HFSS进行仿真与优化，天线的S11≤-10dB阻抗带宽可到达为3.00～126GHz。该天线具有小尺寸，超宽频带优势同时，在整个U