如何設計小型雙頻段射頻能量接收天線的詳細資料說明

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展和日益成熟，超低功耗的無線傳感器已成為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成單元。無線傳感器網(wǎng)絡通過將大量的傳感器節(jié)點部署在監(jiān)測區(qū)域內，使用無線電通信方式形成一個多跳的具有動態(tài)拓撲結構的自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)，目前已得到了廣泛應用。但是采用傳統(tǒng)供電模式的傳感器節(jié)點一旦電池耗盡需要重新更換電池，如果傳感器節(jié)點大量分布，人工更換電池所需的工作將不容忽視。隨著超低功耗芯片技術的越發(fā)成熟，收集周圍環(huán)境中的無線射頻能量提供電能成為一種有效可行的新型能源供應模式。近年來，隨著通信技術的迅速發(fā)展，環(huán)境中充斥著大量的無線電波信號，主要包括移動電話（GSM） 頻段和工業(yè)通訊（ISM） 頻段。未來的很長一段時間內，多種通信網(wǎng)絡共存，也為射頻能量收集系統(tǒng)提供了豐富的射頻資源。無線能量采集技術最重要的部分是接收天線的分析設計，也是國內外相關專家學者關注的熱點。微帶天線具有低成本，輕重量，易于共形等諸多優(yōu)點，被廣泛的應用于各種通信系統(tǒng)中。但微帶天線由于頻帶較窄又限制了它的實際應用，增加寄生單元或者具有不同形狀縫隙的矩形貼片元可以克服微帶天線的窄頻帶特性;目前在高頻段上，國內外對縫隙天線進行了大量的研究報道。基本結構的縫隙天線性能良好，但是也存在阻抗帶寬窄、只能單頻工作等固有缺陷。因此多頻/寬帶化技術成為縫隙天線研究的一個熱點。文獻“工作于2.4GHz /5.2GHz 雙頻段微帶縫隙天線的設計”在縫隙天線的基礎上通過再加載兩個倒u 型槽，實現(xiàn)了2.4/5.2 GHz的雙頻工作的特性;文獻“新型小型化雙頻縫隙微帶天線的設計”在接地板上開了一個F 型的槽并用微帶線饋電，通過調節(jié)槽的主要尺寸使天線工作在2.4 / 5.8 GHz頻段。文獻“一種帶寬圓形縫隙天線的設計”采用叉子型微帶線饋電并在接地板開了一個圓形縫隙天線，通過調整微帶線終端和縫隙中心的相對位置以及圓形縫隙的半徑來獲得最佳匹配，天線工作在 2 GHz時，頻帶達到了32.5%。但是由于5 GHz頻段在周圍環(huán)境中的信號功率譜密度較低，因此這些天線設計并不適合用于環(huán)境無線能量收集。通過對以上文獻的分析研究，文中提出一種適用于無線能量收集的小型雙頻微帶饋電縫隙天線。該天線基于叉子型微帶饋電縫隙結構，采用電抗加載法，即通過加載微帶枝節(jié)和槽實現(xiàn)雙頻段工作特性，以提高天線的工作帶寬，在保證性能的同時克服了微帶縫隙天線窄帶寬的缺陷。并通過仿真分析獲得了該縫隙天線工作頻率隨縫隙尺寸變化的一般規(guī)律。