AMPS頻段低剖面寬帶微帶天線的設計

圖4新型低剖面寬帶天線實物圖

圖5傳統E形和新型E形寬帶天線的駐波特性

3數值仿真與測試結果

在電磁仿真軟件HFSS的優化結果的基礎上，制作了天線樣品。圖4為天線樣品的實物照片。圖5所示的駐波曲線分別是普通E形貼片微帶天線(?=1.2cm)，新型低剖面寬帶E形貼片微帶天線(?=1.2cm)的仿真結果以及新型低剖面寬帶E形貼片微帶天線的實測結果。從圖中可以看出，通過引入分布式LC電路，產生了一個與原普通E形貼片微帶天線諧振頻率靠近的另一個新的諧振頻率，從而大大地展寬了天線的帶寬。新型低剖面寬帶E形貼片微帶天線的實測結果和仿真結果基本吻合，在820MHz到900MHz的頻段內駐波系數均小于2，表明該天線具有9%的阻抗帶寬。圖6所示的是該新型低剖面寬帶E形貼片微帶天線的輸入阻抗在Smith圓圖上的位置。與圖2中的曲線相比可以看出，通過引入該分布式LC電路，輸入阻抗曲線在Smith圓圖上明顯往上偏移，輸入阻抗的感性分量得到了有效補償，并且產生了新的諧振點。

圖7所示的是天線在860MHz處E面和H面內的仿真和實測方向圖。通過比較容易看出，實際測得的E面和H面內的主極化方向圖和仿真結果吻合得較好。同時可以看出，盡管地板尺寸與貼片尺寸相當，但由于四周外壁的引入，使得該天線仍然具有較好的前后比（約12dB）。仿真得到的增益和通過對比法測得的實測增益均達7dBi，表明本文所提出的設計方法不會帶來增益的下降。

圖6新型低剖面寬帶天線的輸入阻抗

(a)新型低剖面寬帶天線E面仿真和實測方向圖

(b)新型低剖面寬帶天線H面仿真和實測方向圖

圖7

4結論

基于傳統E形貼片微帶天線，提出了一種新的低剖面寬帶微帶天線的設計方法。仿真結果和實測結果均顯示，該天線中引入的LC諧振電路，不僅可以有效地拓寬天線工作頻帶，而且可以大大地降低天線的剖面高度，適于在小型寬帶通信系統中應用。空氣層厚度僅為0.0344λ0，天線總的高度僅為0.043λ0，遠小于國內外文獻中報道的同類天線的縱向高度。