發(fā)布時(shí)間：2019-08-24 09:52

【摘要】：傳統(tǒng)的矩形單極子天線(xiàn)帶寬無(wú)法滿(mǎn)足越來(lái)越多的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的需求�；谔卣髂＠碚�,通過(guò)分析天線(xiàn)的特征值,把表面電流分解成相應(yīng)的特征電流。它可以從物理本質(zhì)上研究天線(xiàn)的輻射機(jī)理,從而有效的指導(dǎo)天線(xiàn)設(shè)計(jì)。改進(jìn)了天線(xiàn)結(jié)構(gòu)和饋電方法,采用柔性Kapton Polyimide基板材料,設(shè)計(jì)了可穿戴的單極子天線(xiàn),并用于多輸入多輸出天線(xiàn)系統(tǒng),以保證信息傳輸?shù)目煽啃�。為了降低耦�?提出了橋連開(kāi)口諧振環(huán)(Bridged Split Ring Resonator,BSRR)結(jié)構(gòu),優(yōu)化了它與天線(xiàn)的間距。仿真結(jié)果表明,S11-10d B時(shí)的帶寬為2.45GHz-13.19GHz,帶寬覆蓋FCC規(guī)定的UWB頻段。與不加BSRR結(jié)構(gòu)相比,MIMO天線(xiàn)之間的耦合降低了15.4785d B。
【圖文】：

0n時(shí)，表示該模式在此頻率下儲(chǔ)存的磁能，呈現(xiàn)感性；當(dāng)0n時(shí)，表示該模式在此頻率下諧振，為諧振模式；當(dāng)0n時(shí)，表示該模式在此頻率下儲(chǔ)存的電能，呈現(xiàn)容性。在天線(xiàn)設(shè)計(jì)中，特征值和特征電流只與天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)、尺寸和工作頻率有關(guān)，和激勵(lì)信號(hào)無(wú)關(guān)。因?yàn)閚變化范圍很大，不便觀(guān)察，所以引入變化范圍在(0,1內(nèi)]的量ModalSignificance（MS），1|1|nMSj（6）1.2特征模在天線(xiàn)分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用文獻(xiàn)[7]給出了傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)饋電的矩形單極子天線(xiàn)，其天線(xiàn)結(jié)構(gòu)和HFSS仿真得到的反射系數(shù)如圖1所示。圖1傳統(tǒng)的單極天線(xiàn)結(jié)構(gòu)和反射系數(shù)由結(jié)果可知，11S10dB時(shí)的天線(xiàn)帶寬為2.03GHz5.02GHz，無(wú)法完全覆蓋美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）規(guī)定的超寬帶頻段。下面用FEKOSuite7.0全波仿真軟件進(jìn)行特征模分析，前六個(gè)模式對(duì)應(yīng)MS隨頻率的變化曲線(xiàn)如圖2所示。由圖2可知，頻率為7GHz時(shí)，主導(dǎo)模式為13JJ，電流分布如圖3所示。由圖3可知，在7GHz時(shí)電流并未流過(guò)輻射貼片的整個(gè)表面，所以輻射性能略低。為了提高圖2矩形單極子天線(xiàn)前六個(gè)模式圖3頻率為7GHz時(shí)歸一化特征電流輻射性能以達(dá)到超寬帶的目的，，通過(guò)改變天線(xiàn)的形狀來(lái)迫使模式電流流經(jīng)整個(gè)天線(xiàn)表面，增加電流流過(guò)的路徑，展寬帶寬。2可穿戴MIMO天線(xiàn)單元基板采用柔性材料KaptonPolyimide，其厚度為0.0508mm，相對(duì)介電常數(shù)為3.5，正切損耗為0.002。它具有柔軟、生物兼容性好、易與人體共形、結(jié)實(shí)且耐擠壓等特點(diǎn)。改進(jìn)的可穿戴MIMO天線(xiàn)單元如圖4所示，表1為優(yōu)化后天線(xiàn)的尺寸參數(shù)。為了減少反射，在對(duì)稱(chēng)位置開(kāi)了四個(gè)長(zhǎng)為1mm，寬為0.5mm的矩形槽。仿真結(jié)果表明時(shí)帶寬為2.45GHz13.19GHz，絕對(duì)帶寬為10.74GHz。471微波學(xué)報(bào)2016年8月

號(hào)無(wú)關(guān)。因?yàn)閚變化范圍很大，不便觀(guān)察，所以引入變化范圍在(0,1內(nèi)]的量ModalSignificance（MS），1|1|nMSj（6）1.2特征模在天線(xiàn)分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用文獻(xiàn)[7]給出了傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)饋電的矩形單極子天線(xiàn)，其天線(xiàn)結(jié)構(gòu)和HFSS仿真得到的反射系數(shù)如圖1所示。圖1傳統(tǒng)的單極天線(xiàn)結(jié)構(gòu)和反射系數(shù)由結(jié)果可知，11S10dB時(shí)的天線(xiàn)帶寬為2.03GHz5.02GHz，無(wú)法完全覆蓋美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）規(guī)定的超寬帶頻段。下面用FEKOSuite7.0全波仿真軟件進(jìn)行特征模分析，前六個(gè)模式對(duì)應(yīng)MS隨頻率的變化曲線(xiàn)如圖2所示。由圖2可知，頻率為7GHz時(shí)，主導(dǎo)模式為13JJ，電流分布如圖3所示。由圖3可知，在7GHz時(shí)電流并未流過(guò)輻射貼片的整個(gè)表面，所以輻射性能略低。為了提高圖2矩形單極子天線(xiàn)前六個(gè)模式圖3頻率為7GHz時(shí)歸一化特征電流輻射性能以達(dá)到超寬帶的目的，通過(guò)改變天線(xiàn)的形狀來(lái)迫使模式電流流經(jīng)整個(gè)天線(xiàn)表面，增加電流流過(guò)的路徑，展寬帶寬。2可穿戴MIMO天線(xiàn)單元基板采用柔性材料KaptonPolyimide，其厚度為0.0508mm，相對(duì)介電常數(shù)為3.5，正切損耗為0.002。它具有柔軟、生物兼容性好、易與人體共形、結(jié)實(shí)且耐擠壓等特點(diǎn)。改進(jìn)的可穿戴MIMO天線(xiàn)單元如圖4所示，表1為優(yōu)化后天線(xiàn)的尺寸參數(shù)。為了減少反射，在對(duì)稱(chēng)位置開(kāi)了四個(gè)長(zhǎng)為1mm，寬為0.5mm的矩形槽。仿真結(jié)果表明時(shí)帶寬為2.45GHz13.19GHz，絕對(duì)帶寬為10.74GHz。471微波學(xué)報(bào)2016年8月
【作者單位】： 西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院;
【分類(lèi)號(hào)】：TN820

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本文編號(hào)：2528888