基于微帶饋電和FR4介質(zhì)板實現(xiàn)開口縫隙天線的設(shè)計

當(dāng)今，無線通訊行業(yè)發(fā)展迅猛，并且掌上電腦、筆記本電腦和手機都已經(jīng)成了人們生活的必需品。同時，通訊系統(tǒng)也需要寬頻帶來實現(xiàn)多媒體信息無線傳輸和接收的高速率。因為微帶饋電的縫隙天線擁有較寬的阻抗帶寬和簡單的結(jié)構(gòu)、以及易于加工和價格低廉等優(yōu)點，該類型天線也正被廣泛應(yīng)用于各種無線傳輸設(shè)備。

實事上，雖然人們對微帶饋電的縫隙天線進行了廣泛和深入的研究。但如何同時實現(xiàn)天線的小型化和寬帶特性仍是一項艱巨的任務(wù)。目前已有研究者提出了兩種微帶開口縫隙結(jié)構(gòu)（L型和倒T型），這些結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)寬帶特性并減小天線的尺寸。

本文提出了一種新的開口縫隙天線的設(shè)計方法。該天線利用FR4介質(zhì)板，并采用50Ω阻抗匹配的微帶饋電。由于該方案將地板置于介質(zhì)板的一面，而將微帶饋線置于介質(zhì)板的另一面。因此，通過微帶線對開口縫隙進行耦合，即可實現(xiàn)天線的寬頻特性。

1 天線尺寸設(shè)計

圖 1給出了該天線的具體結(jié)構(gòu)尺寸。該天線被制作在厚度為0.8 mm、介電常數(shù)為4.4的FR4介質(zhì)板上，介質(zhì)板的尺寸為27 mmx30 mm。設(shè)計時可將開口縫隙開在地板上，該縫隙的位置應(yīng)使得整個地板呈非對稱性。微帶饋線則位于介質(zhì)板的另一面。這樣，通過50 Ω阻抗匹配的微帶饋線與背面的開口縫隙之間的耦合，即可實現(xiàn)整個小天線的寬帶特性。

2 天線結(jié)構(gòu)

該天線的開口縫隙為矩形結(jié)構(gòu)，長度L和寬度W為其主要參數(shù)。其中縫隙長度L決定頻段較低的諧振模式，而較高頻段的諧振模式則由縫隙寬度W激勵產(chǎn)生。這樣，通過適當(dāng)選擇開口縫隙的尺寸，即縫隙的長度和寬度，就可以將兩種模式很好地耦合起來以實現(xiàn)一個較寬的阻抗帶寬。同時，也可以調(diào)節(jié)開口縫隙在地板上的位置，或者調(diào)節(jié)微帶饋線的位置，以使天線具有較好的阻抗匹配特性。

3 性能參數(shù)

圖2所示是該天線仿真所得的回波損耗曲線。該天線的工作頻段為2.89～6.74 GHz，阻抗帶寬約為80.2％，回波損耗小于-10 dB。表1所列是該天線在L2不變時不同大小的地板所對應(yīng)的工作頻段。圖3是該天線的增益曲線，可見，整個工作頻段內(nèi)的天線增益變化小于3 dB。同時，該天線的輻射方向?qū)τ跓o線傳輸設(shè)備也是可以接受的。

4 結(jié)束語

本文給出了一個小型化的寬帶天線的設(shè)計方法。該天線將地板位于介質(zhì)板的一面，微帶饋線位于另一面?？赏ㄟ^微帶饋線和開口縫隙間的耦合來實現(xiàn)天線的寬帶特性。天線大小為27mm×30mm×0.8 mm，阻抗帶寬為80.2％。該天線的小型結(jié)構(gòu)和寬頻特性使其很適合應(yīng)用到移動終端設(shè)備中。

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