几种多频带共面波导馈电印刷天线设计

摘要

随着无线电技术的发展，无线通信系统对作为其关键部件的天线提出了越来越高的要求，小型化、宽带化成为天线发展的主要趋势。印刷天线以其造价低廉、加工方便、性能优越、易小型化等特点受到了研究者的广泛关注。作为印刷天线的一种，共面波导馈电天线具有独特的优点。论文采用共面波导馈电方式，设计了两种多频带全向印刷天线和一种多频带定向印刷天线。
　　 论文首先设计了一种刻有L形槽和U形槽的多频带共面波导馈电天线，其频带覆盖PCS、Bluetooth、WiMax以及Broadway HIPERLAN/2频段。利用Ansoft HFSS仿真软件对该天线进行了参数分析，分析了L形槽和U形槽的长度和位置对阻带的影响，并获得了满足设计要求的一组结构参数。根据仿真结果，制作了天线模型。实测结果表明，该天线在工作频率内反射系数小于-10dB，满足多频带特性。
　　 其次，在上述天线的基础上，运用电磁对称特性，将天线体积减小一半。根据阻抗匹配理论增加L形匹配枝节和直线渐变结构，利用Ansoft HFSS仿真软件分析了匹配枝节的长短以及渐变结构参数对表面电流分布的影响，得到一组最优参数，改善了新天线在工作频带内的反射系数。仿真结果表明，在工作频率内反射系数小于-10dB。
　　 最后，设计了一种平面准八木天线，覆盖了PCS、WLAN、ISM、TD-LTE和WiMAX频段。该天线使用了一种从共面波导到共面带线的过渡结构，通过一个180°相移器使共面波导产生奇模电流模式，激励与共面带线相连的三个对称振子。利用Ansofi HFSS仿真软件分析了三个对称振子长度以及间隔距离对天线性能的影响。仿真了天线表面电流分布，给出了天线的等效电路模型，分析了三组对称振子的工作原理，以及1.85-2.00GHz和2.25-3.05GHz以及3.35-3.85GHz三个通带产生的原因。根据仿真结果，制作了天线模型并进行了测试，实测与仿真方向图吻合较好，前后辐射比在工作频带内接近10dB。