1特性阻抗约为100的共面波导进行馈电可获得较好的匹配< 3>.然而实际应用中,天线的端口B处通常接50的连接器,因此,从A点到B点需实现100到50的阻抗变换。采用相对介电常数r = 3. 48,厚度h = 1. 524 mm的介质板,则导带与缝隙的总宽度固定为g= 3 mm,而导带宽度从A点的w top = 1 mm线性渐变到B点的w bot om = 2. 6 mm,从而实现共面波导特性阻抗从约100渐变到SMA接头50特性阻抗的转换。另在馈电端附近引入均匀段部分(即B点到C点)是为了确保共面波导到SMA接头的匹配。
优化设计天线的结构参数,可以使该天线具有良好的阻抗带宽,参数的优化值。在辐射贴片上开适当的U形缝隙就可以使天线实现阻带特性。
2天线带阻特性分析利用基于有限积分方法的仿真软件CST MICROWAVE STUDIO对上述天线模型进行仿真计算,分析U形缝隙的位置参数d、缝隙长度L s以及缝隙宽度w s等对带阻特性的影响。
给出了当缝隙长L s及缝隙宽w s分别固定为14 mm和0. 4 mm时,VSWR特性随缝隙位置参数d的变化。当d < 5 mm时,天线具有阻带性能,而且,d不同,阻带宽度不同。当缝隙靠近贴片下端时,阻带更宽。由也可看出,缝隙的存在对阻带以外的频段也有较小的影响。
调整缝隙的总长度大约为所希望阻断频率的1 3波长时,将实现对该频率的阻断。当L s为14 mm时,可以获得所希望的对5 6 GHz频带的带阻特性。
不同L s对VSWR频率特性的影响Fig. 3 Simulated VSWR vs frequency of different slot lengths L s(parameters:d= 1 mm,w s = 0.4 mm)说明了缝隙宽度w s对带阻特性的影响。通过调整缝隙的宽度,缝隙的外周长和内周长随之改变,而且分别控制着阻带的频率低端和高端。分析表不同缝隙宽度w s对VSWR频率特性的影响阻带的带宽随之增宽。因此可以推断,综合改变缝长及缝宽可以实现特定的阻带带宽。
3实验结果说明,在5. 15 5. 825 GHz频带内实测的驻波比大于5.测量的阻带带宽(VSWR 2)为5. 07 5. 85 GHz,而计算值为4. 87 6. 06 GHz.此外,测量结果表明该天线具有阻抗带宽达15 1的超宽带特性,即在0. 595 8. 95 GHz频段内驻波比不大于2.
测量实验与仿真驻波比Fig. 5 Measured and simulated VSWR of proposed antenna(parameters:d= 1 mm,L s = 14 mm,w s = 0. 4 mm,H s = 3 mm)实测阻抗带宽与仿真结果吻合得较好,但实测阻带带宽比仿真结果稍窄。表明,缝隙位置对于阻带的带宽影响较大,由此推断主要原因是加工误差所引起。
仿真结果表明,天线的辐射呈现良好的单极特性。阻带频段的仿真增益显示了低电平,如所天线增益仿真值Fig. 6 Simulated antenna gain vs frequency示。在其他频率上可获得2 8 dBi的增益。
4结语本文提出一种具有带阻特性的超宽带矩形平面单极天线,分析了所开U形缝隙各参数对频带阻断特性的影响。分析表明,U形缝隙的长度和宽度分别决定了阻带的频段及带宽,综合设计缝长及缝宽就可以实现特定的阻带带宽。实际加工的天线实现了5. 07 5. 85 GHz频带的阻带特性,且具有阻抗带宽达15 1的超宽带特性,即在0. 595 8. 95 GHz频段内驻波比不大于2.