設(shè)計(jì)了一款新穎的基于互補(bǔ)開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)和條形縫隙的貼片天線。通過在金屬貼片上蝕刻圓環(huán)形互補(bǔ)開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu),并且在金屬接地板上蝕刻條形縫隙完成天線的人工電磁媒質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),它們和介質(zhì)板共同作用將天線工作頻段明顯擴(kuò)寬到1.7².98GHz和3.99⁵.34GHz。該天線僅使用單層雙面覆銅板即可完成加工,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。同時(shí),天線的電尺寸僅有0.408λ0×0.408λ0×0.0086λ0（在天線最低工作頻率1.7GHz處）,且最大增益為6.04dBi;可以同時(shí)兼容中國(guó)的第四代（4G）移動(dòng)通信的所有頻段（1.88².66GHz）、WiFi頻段（2.4².484GHz）和微波存取全球互通（WiMAX）頻段（2.5².69GHz）。 

【文章來源】：電訊技術(shù). 2016,56(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

天線頂層貼片分別蝕刻1列、2列和

而軸比、方向圖則使用SATIMO微波暗室測(cè)試。圖3為該天線的回波損耗。從圖中可以看出測(cè)試得到的天線回波損耗低于－10dB的兩個(gè)頻段分別是1．7～2．98GHz和3．99～5．34GHz，由此可算出這兩個(gè)頻段的相對(duì)帶寬分別是55%和28%。該天線的回波損耗也和具有相同尺寸的但無人工電磁媒質(zhì)的天線(其貼片和金屬地板都是完整未雕刻的)的回波損耗進(jìn)行了對(duì)比。從圖3可以看到,以低于-10dB為標(biāo)準(zhǔn),本文設(shè)計(jì)的天線的回波損耗帶寬大大擴(kuò)寬了,這證明了天線中引入的CSRR和條形縫隙結(jié)構(gòu)確實(shí)能夠起到影響天線諧振頻率和擴(kuò)展天線工作頻段的作用。圖3天線回波損耗仿真與測(cè)試結(jié)果Fig.3Simulatedandmeasuredreturnlossesoftheantenna圖4給出了天線端口阻抗測(cè)量的結(jié)果。由圖所見,阻抗虛部跨零的點(diǎn)有若干個(gè),天線在這些頻率處于諧振狀態(tài)。這也說明天線能夠在較寬頻段上達(dá)到諧振狀態(tài),使天線具有寬帶工作能力。而在這些諧振頻率處天線阻抗實(shí)部也接近50",這使得天線可以在寬頻范圍內(nèi)容易與50"輸入端口達(dá)到阻抗匹配。因此,通過在貼片天線上設(shè)計(jì)CSRR和條形縫隙結(jié)構(gòu),天線的諧振和阻抗匹配的頻率范圍能夠有效擴(kuò)展。圖4天線輸入阻抗測(cè)試結(jié)果Fig.4Measuredinputimpedanceoftheantenna在天線工作頻段范圍內(nèi)任意選擇了1.8GHz和4.2GHz兩個(gè)頻點(diǎn)測(cè)試天線的輻射方向圖,用以驗(yàn)證天線輻射性能。圖5(a)和圖5(b)分別是測(cè)試的1.8GHz和4.2GHz兩個(gè)頻點(diǎn)的三維輻射方向圖,并且以dBi尺度顯示。由圖5(a)可見,天線在1.8GHz,的輻射類似于沿x軸擺放的偶極子天線,其在垂直于x軸的方向上有較強(qiáng)的輻射。而由圖5(b)可見,在4.2GHz,天線在xoy平面有兩個(gè)較強(qiáng)的輻射主瓣。同時(shí),由圖5可以看到,人工電磁媒質(zhì)的加入使天線輻射方向圖和普通矩形貼片天線的輻射方向圖有所不同。通過調(diào)整天線擺放位置

得到的天線回波損耗低于－10dB的兩個(gè)頻段分別是1．7～2．98GHz和3．99～5．34GHz，由此可算出這兩個(gè)頻段的相對(duì)帶寬分別是55%和28%。該天線的回波損耗也和具有相同尺寸的但無人工電磁媒質(zhì)的天線(其貼片和金屬地板都是完整未雕刻的)的回波損耗進(jìn)行了對(duì)比。從圖3可以看到,以低于-10dB為標(biāo)準(zhǔn),本文設(shè)計(jì)的天線的回波損耗帶寬大大擴(kuò)寬了,這證明了天線中引入的CSRR和條形縫隙結(jié)構(gòu)確實(shí)能夠起到影響天線諧振頻率和擴(kuò)展天線工作頻段的作用。圖3天線回波損耗仿真與測(cè)試結(jié)果Fig.3Simulatedandmeasuredreturnlossesoftheantenna圖4給出了天線端口阻抗測(cè)量的結(jié)果。由圖所見,阻抗虛部跨零的點(diǎn)有若干個(gè),天線在這些頻率處于諧振狀態(tài)。這也說明天線能夠在較寬頻段上達(dá)到諧振狀態(tài),使天線具有寬帶工作能力。而在這些諧振頻率處天線阻抗實(shí)部也接近50",這使得天線可以在寬頻范圍內(nèi)容易與50"輸入端口達(dá)到阻抗匹配。因此,通過在貼片天線上設(shè)計(jì)CSRR和條形縫隙結(jié)構(gòu),天線的諧振和阻抗匹配的頻率范圍能夠有效擴(kuò)展。圖4天線輸入阻抗測(cè)試結(jié)果Fig.4Measuredinputimpedanceoftheantenna在天線工作頻段范圍內(nèi)任意選擇了1.8GHz和4.2GHz兩個(gè)頻點(diǎn)測(cè)試天線的輻射方向圖,用以驗(yàn)證天線輻射性能。圖5(a)和圖5(b)分別是測(cè)試的1.8GHz和4.2GHz兩個(gè)頻點(diǎn)的三維輻射方向圖,并且以dBi尺度顯示。由圖5(a)可見,天線在1.8GHz,的輻射類似于沿x軸擺放的偶極子天線,其在垂直于x軸的方向上有較強(qiáng)的輻射。而由圖5(b)可見,在4.2GHz,天線在xoy平面有兩個(gè)較強(qiáng)的輻射主瓣。同時(shí),由圖5可以看到,人工電磁媒質(zhì)的加入使天線輻射方向圖和普通矩形貼片天線的輻射方向圖有所不同。通過調(diào)整天線擺放位置,可以在所需要的方向上進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射和接收。(a)在1.8GHz的三維方向圖(b)在4.2GHz的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種新型寬頻帶多頻微帶天線設(shè)計(jì)[J]. 潘勇,熊江,李潘.  電訊技術(shù). 2015(04)



本文編號(hào)：3145459