文档介绍：采用弯折线结构的紧凑型三模超材料单极天线研究-机械制造论文
采用弯折线结构的紧凑型三模超材料单极天线研究
单极天线研究
袁海军1李军伟2
(,广东中山528402;,四川成都611731)
摘要:提出了一种采用弯折线结构的紧凑型三模超材料单极天线,该天线具有三种工作模式:负阶谐振(NOR)、零阶谐振(ZOR)和正阶谐振(POR)。其中,零阶谐振和正阶谐振两模融合成一个单一的通频带(~),获得双频段。天线的整体尺寸仅为33mm×26mm×。
关键词 :超材料;双频段;三模
基金项目:中山市科技计划项目资助,项目编号:2013A3FC0287
0引言
近年来,作为实现超材料的一种典型途径,复合左右手传输线结构的设计概念被广泛应用于射频器件。
复合左右手天线超材料的研究成果有很多,例如加载超材料的复合左右手三频单极子天线[1],由于谐振频率的降低,可实现设计的小型化;宽带零阶超材料天线[2],该天线使用了蘑菇型单元结构,当融合了负阶和零阶模式时,虽然增益低,但是获得了较宽的带宽;使用NRITL加载的印刷单极子天线[3],,并产生了较低的频带。根据文献[4],本文在底部用一个弯折线,把底部贴片和地连接形成接地电感。适当地调整本构参数,零阶谐振可以融合到正阶谐振上,、零阶谐振和正阶谐振融合时的单一通频带(~),因此得到了三模和双频段。
1天线设计
天线结构模型如图1所示,采用的基板为FR4,,,,并采用50Ω微带线馈电。通过在传统的天线上加载复合左右手传输线单元而形成左右手结构,这样有利于整个设计的小型化。简易等效电路模型如图2所示。
从图1、图2中可以看出,顶部贴片上的交指电容形成左手电容(CL)。在底部,连接贴片和地的弯折线可以用并联左手电
感LL来等效。右手电感支路(LR)是流经贴片长度的电流分布引起,并联右手电容(CR)由顶部贴片与底部贴片(Lb×Wb)之间产生。4个谐振频率可以从等效电路模型确定:
2仿真结果
。S11曲线如图3所示,从仿真的S11参数可以看出,、。,就只有了两个频段。
根据S参数,利用色散关系公式得到该天线的色散曲线,结果如图4所示。
由图可进一步说明其有三个谐振模式,色散关系式为:Beta=cos-1(1-S11S22+S12S21)/2S21。
图5显示了电容CL变化在负阶谐振模式上对谐振频率的影响。,,然而零阶谐振频率基本不受影响。
图6显示了并联电感LL的变化,,,可知Z1对零阶谐振模式的影响很大。因