微带天线宽带小型化的实现方法.docVIP

宽带小型微带天线研究综述 张云 阮成礼 彭麟 (电子科技大学应用物理所 成都 610054) 摘要：宽带小型微带天线在很多方面有着广泛的应用。本文对微带天线宽带小型化方面的研究作了全面深入的探讨。介绍了实现微带天线宽带小型化的一些方法，通过在贴片或接地板“开窗”、附加负载、增加贴片元等方法改进微带贴片天线的窄频特性。这些方法使微带贴片天线向小型化，宽带化发展，从而进一步扩大了它的应用范围。 关键字：微带天线 宽带 小型化 The Summarize of the Widebandand Small Microstrip Antenna Yun Zhang ChenLi Ruan Lin Peng (Inst of Appl .phys., UESTC of China Chengdu 610054) Abstract: Broadband and small microstrip antennas are widely used in many applications. In this paper, we discuss the research of the microstrip antenna in the aspects of bandwith enhancement and miniaturization in detail. Some methods are introduced for realizing the bandwith enhancement and miniaturization of microstrip antennas. The methods of cavity-backed microstrip patch or substrate, resistor loading and increasing the microstrip patches are used to improve the narrow bandwidth characteristis of the microstrip antennas. These methods make the microstrip antenna with smaller and simpler structure. So it broadens the implemented area of the antenna. Key Words: Microstrip antenna broadband miniaturization 1 引言 微带天线的概念早在1953年就由Decamps提出来了[1-5]，在1955年由法国的Gutton和Baissinot发表了专利。70年代期间，由于取得了具有低损耗角正切特性和有吸引力的热特性及机械特性的良好基片，改进的照相平板印刷技术和更好的理论模型，微带天线的开发得到了加速。第一个实用的天线是由Howell和Munson研制的，从那时起，人们对微带天线进行了广泛的研究和开发。 随着无线通信技术的发展和无线应用产品的普及，特别是近几年随着手持设备的普及和超宽带无线通信技术的发展，人们对宽带天线的研究提出了更高的要求，主要体现在频带的范围更广，体积更小，便于安装、架设和携带，同时具有较高的效率。总之就是实现天线的宽带和小型化，这正是本文探讨的问题。 2 微带天线宽带小型化的实现方法 实现微带天线的宽带化小型化可以从天线的馈电部分，接地板，介质板，贴片几部分着手。下文将遵从这个主线展开阐述和讨论。 2.1 改变馈电结构 2.1.1 在同轴探针的顶部附加小的平板电容对微带贴片天线进行馈电 在文献[6]中提到的微带贴片天线结构如图1，贴片单元是圆形的，采用背馈，探针穿过底板，馈在电容片上。 图1 宽带微带贴片天线示意图 其中是相对介电常数，是探针高度，是电容片与上层贴片之间的厚度，r是贴片半径。 通过在同轴探针的顶部附加小的平板电容对微带贴片天线进行馈电，对圆形微带贴片天线馈电杆附加阻抗匹配网络，并适当的选择电容片的直径，可以显著的增加圆形微带贴片天线的带宽。 2.1.2 附加阻抗匹配网络 附加阻抗匹配网络属于馈线匹配问题。线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽的限制，因此采用馈线匹配技术就能使它工作于较宽频域上。如用切比雪夫网络来综合宽频带阻抗匹配网络，可将≤2的天线的带宽增大到四倍左右[7]，也可利用参量放大器设计中的电抗补偿技术[8]。 2.1.3 CPW馈电缝隙耦合宽带微带贴片天线 共面波导馈电缝隙耦合微带天线(CPWFA)同微带馈电缝隙耦合微带天线(MLFA)一样可获得较大的带宽[9]。两种天线具有相同的物理优势，微带贴片与缝隙的耦合作用可以展宽天线的频带。