文档介绍：双频超宽带微带天线设计与仿真
双频超宽带微带天线的设计与仿真
王瑞
(安徽大学电子信息工程学院安徽合肥 230601)
摘要提出了一种基于圆形缝隙结构的双频超宽带微带天线。通过在圆形缝隙内加载椭圆形贴片使得天线在获得双频超宽带特性的同时又保持了很小的物理尺寸。仿真结果表明,该天线的-~
~,%%,覆盖了无线局域网(WLAN)、(WiMAX)。在通带范围内,有良好的辐射特性,并且天线的尺寸为35mm*35mm*1mm,便于集成在电路系统中。关键词双频宽带圆形缝隙结构 HFSS
中图分类号:N
随着无线通信技术的迅猛发展,原先用于信息通信的带宽已逐渐无法满足人们的需求,超宽带通信成为了人们研究的热点。近年来,许多文献都致力于超宽带天线的研究,所研究的天线形式多种多样[1-5],但是,这些文献有着共同的不足,便是无法既做到超宽带又做到小型化和双频化,从而限制了他们的用途。在某些雷达和通信系统中,如北斗、GPS等中经常需要天线在双频段工作来获得更多的功能,双频技术因此而生。微带天线以其重量轻、体积小、易加载的特性使其在这一领域的应用具有
很大的优势。微带天线实现双频的方式主要有:短路针加载、缝隙加载、引入寄生单元等。由于缝隙加载可以在单层微带线上实现双频且宽带等特点,故被广泛采用。
文章基于参考文献[1]进行创新改进,通过在圆形缝隙中加载椭圆形贴片的方法使之同时具有双频和宽带的特性,加工简单,易于集成。
1 天线设计

姓名:王瑞性别:男籍贯:皖市区:合肥邮箱:**********@ 安徽大学在校大学生 1993-09-13出生主要从事微波方向的研究
基金项目:安徽大学2012大学生科研训练计划项目(2012-067)
图1 天线结构示意图
天线结构如图1所示,边长为35mm的正方形贴片被印制在长方体FR4基片上,在贴片上有着一半径为R的圆形缝隙,而在圆形缝隙中有一块椭圆形状的贴片。介质基片的另一面印制着圆形微带馈电线,由宽度为1mm的微带馈电线顶端连接一个圆形调节段构成,圆形调节段的半径为r。利用文献[1]中的经验公式可以估算出天线-10dB阻抗带宽的低端频率。该公式为:
(1)
(2)
式中: 的单位为GHZ,R可等效为圆形缝隙的半径,且取L=2R,
r=*R(参
=2GHZ,考巴俾涅原理)。,所以,暂定
由此计算出R=16mm。
2 天线的仿真与分析
影响天线阻抗带宽特性以及陷波的中心频率点的参数主要包括椭圆形贴片的大小、圆形调节段的半径大小、馈线的尺寸以及圆形缝隙的大小等。这里,使用三维电磁仿真软件HFSS进行仿真分析。
通过综合分析上述几个重要参数变化对天线S11频率特性的影响,经过一系列的优化对比,最后得到的天线尺寸为圆形调节段半径r=,圆形缝隙半径为R=,椭圆形贴片的长半轴a=,椭圆的比率ra=,馈线的尺寸仍为1mm不变。优化后仿真得到