一种高增益宽频带微带天线设计

第３７卷第５期　２０１５年１０月　武汉理工大学学报（信息与管理工程版）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＷＵＴ（ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ）　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．５　０ｃｔ．２０１５　文章编号：２０９５—３８５２（２０１５）０５—０５４８—０４　文献标志码：Ａ　一种高增益宽频带微带天线设计　陈章友，李飞仪，秦米佳，蔡子伟　（武汉大学电子信息学院，湖北武汉４３００７９）　摘要：设计了一种工作在９．４　ＧＨｚ的高增益宽频带微带天线，介绍了该天线的设计思路，并利用ＣＳＴ　对其进行了建模、仿真和计算，仿真结果满足设计要求，对天线的设计具有一定的参考价值。　关键词：微带天线；ＣＳＴ；天线建模；仿真计算　中图分类号：ＴＮ８２　ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—３８５２．２０１５．０５．００５　天线系统作为接收和发射电磁波的器件，是　无线通信系统中非常重要的一部分。微带天线是　在２０世纪７０年代受到广泛重视的一种新型天　馈　线，它具有体积小、重量轻、平面结构、能与飞行器　共形、成本低等特点，在多普勒雷达、导弹遥测技　术、生物工程、可移动卫星通信、空间技术、蜂窝电　话／ＰＣＳ及其他手持便携式通信设备中得到了广　泛的运用　］。而微带天线本身固有的窄频带和　相对尺寸为１／２波长大小是它的主要缺点，也是　图１　矩形微带贴片天线结构图　制约其发展的主要因素。因此寻求减小微带贴片　天线相对尺寸，以及在保持微带天线小型化的基　础上增加其频带宽度，以满足无线通信数据量不　断增大的方法成为无线通信技术的一个重要研究　领域＿２　Ｊ。而针对微带天线的关键参数，诸如介电　介质基板长度ＬＧ、介质基板宽度ＷＧ、介质基　板的相对介电常数ｓ　和损耗正切ｔａｎ　６　３ｊ。　、（１）介质基板的厚度ｈ、相对介电常数　，、损　耗正切ｔａｎ　会直接影响微带贴片天线的性能。　（２）贴片宽度　会影响频带宽度和辐射效　常数的大小、贴片天线的高度、馈电点位置等影响　天线性能的研究是当前的一大热点。　率，　的尺寸不得超过式（１）给出的值：　＝豢（　）～　Ｌ＝Ａ　／２　㈩　（２）　１微带天线的设计原理　１．１微带天线的基本结构　式中　为谐振频率；ｃ为光速。　（３）贴片长度　近似为：　式中，Ａ　为介质内波长，它与自由空间波长　Ａ。的关系为：　矩形微带贴片天线的结构图如图１所示。图　１中的馈线采用侧馈的方式，除这种方式外，还有　用同轴线穿过接地板和介质板的背馈激励方式。　由于微带贴片天线通常只工作在谐振频率附近，　Ａ　＝Ａ０／￣／ｓ　（３）　因此研究微带贴片天线的谐振频率和阻抗特性就　显得尤为重要。　其中，占　为有效介电常数，可由式（４）计算：　１．２微带天线参数　由图１可知，设计微带贴片天线时要考虑的　参数有：介质基板厚度ｈ、贴片长度　、贴片宽度　一　—　＋—＋　—　１＋＋÷　）　Ｊ　（４）　（４）介质基板尺寸的计算，对于背馈按式（５）　和式（６）确定；对于侧馈，介质基板宽度ＷＧ按式　收稿日期：２０１５—０４—０２．　作者简介：陈章友（１９６９一），男，湖南澧县人，武汉大学电子信息学院副教授；博士