矩形微带天线偏心馈电阻抗匹配研究与实现.docVIP

 矩形微带天线偏心馈电阻抗匹配研究与 实现# ** 5 10 15 20 25 30 35  摘要：根据传输线模型法设计了工作在 2.5GHz 的矩形微带贴片天线，馈电点选择在约半波 长边非中心，采用移动馈线馈电点达到阻抗匹配，采用此阻抗匹配方法在 CST 软件中进行 设计仿真，并将其模型进行加工，采用矢量网络分析仪测试所得 S11 曲线与 CST 仿真所得 S11 曲线高度吻合，说明了此阻抗匹配方法的可行性。 关键词：微带贴片天线；阻抗匹配；馈电 中图分类号：TN925 the study and realization of impedance matching of feed away from center of rectangular microstrip antenna ZHU Dianquan, TONG Ling, GAO Bo, TIAN Yu (School of automation engineering, UESTC of China, Chengdu 611731) Abstract: A rectangular microstrip patch antenna working at 2.5GHz is designed according to transmission line model, the position of feed point is fixed on the near half wavelength edge away from center, impedance matching is done by changing the feed point of feed line, which a model is designed and simulated in CST by means of, and that model is fabricated, the curve of S11 gotten from vector network analyzer is coincident with that received from CST, the validity of this approach of impedance matching is demonstrated. Keywords: microstrip patch antenna; impedance matching; feed 0 引言 微带天线以体积小、重量轻、低剖面、易与运动物体共行、低成本等显著特点[1]赢得了 广泛关注，正是这些特点，构成了对其它天线的优势，其推动了微带天线的迅猛发展和应用。 矩形微带贴片天线作为微带天线家族最基本的成员，在设计矩形微带贴片天线乃至任何天线 时，阻抗匹配是一个必须考虑的问题，其直接关系到整个天线收发系统的工作效率和稳定性。 本文通过在矩形微带贴片天线 L 边（约半波长边）偏心馈电来达到阻抗匹配的目的。 1 矩形微带贴片天线设计 微带天线分析方法众多，常用方法有腔体模型法、辐射孔径法和传输线模型法等。对于 矩形微带贴片天线，传输线模型法因简单、直观、计算量小及小误差而最为适用。其基本思 想就是将矩形微带贴片看作一微带传输线[2]，由于 L 约为半个波长，两端在垂直于贴片方向 上的电场辐射相互抵消，而沿 L 边方向上的电场辐射因同相位而保留，在 W 边形成了两个 长度为 W，宽度约为 h 的等效辐射缝隙，其中 h 为矩形微带天线介质高度。 在给定矩形微带天线的谐振频率 fr，介质相对介电常数 dr，介质高度 h 的条件下，根据 文献[3]可以求出矩形微带天线的以下参数： 矩形微带天线的宽度 W -1-  40  W??  c 2fr  ?dr?? 2  1?? ?  ?1 / 2  （1） 其中 c 为真空中光速。 矩形微带天线宽度的选择并不固定，采用比（1）式中 W 较小或者较大的贴片宽度，都 将引起其它性能的改变，具体大小可以根据实际情况进行适当修改。 确定宽边 W 后，则可以计算出介质等效介电常数 de 45  de?? dr?? 1 2  ? dr?? 1?? 2 12h?? W??? ?1 / 2  （2） 根据等效介电常数、贴片宽度和介质高度，可以计算出线伸长??l ?l?? 0.412h （3） 根据等效介电常数和线伸长，可以计算出贴片谐振长度 L L?? c 2fr de  ? 2?l  （4） 50 55 60 65 贴片谐振长度 L 大小需要在设计仿真时根据具体情况作出适当调整，L 减小，谐振频率 增大；L 增大，谐振频率减小。 2 矩形微带贴片天线阻抗匹