【《超宽带平面单极子可穿戴印刷天线分析》1200字】

超宽带平面单极子可穿戴印刷天线分析目录TOC\o"1-3"\h\u24487超宽带平面单极子可穿戴印刷天线分析 194861.1引言 194751.2天线模型 1230621.3模型仿真 2275791.4天线结构的改进 3299811.4.1天线结构 3274441.4.2仿真结果 4109231.5方向图 5引言超宽带平面单极子天线的结构简单，阻抗带宽宽，并且容易获得全向的辐射特性。一般的平面单极子天线结构模型由金属辐射贴片、接地板、馈电网络和厚度较小的介质基片组成，金属辐射贴片可以是矩形、圆形、椭圆形、和心形等各种形状。金属辐射贴片的尺寸决定着天线的最低工作频率，其尺寸的长度大约是最低工作频率波长的1/4。而天线超宽带的实现是通过天线的多次谐波叠加而形成。天线的带宽和尺寸与贴片形状大小息息相关，若改变辐射贴片的形状，还可进一步增加天线阻抗带宽或减小天线尺寸。平面单极子天线结构简单、体积小、容易制作，最重要的是具有全向辐射特性，可应用在小型便携超宽带通信系统中。本章设计了一种超宽带平面单极子天线，它的馈电方式为微带线馈电并且采用线性的渐变馈电线改善天线的阻抗特性和辐射特性。天线模型天线模型的正面结构示意图如图3-2.1，其背面模型结构示意图如图3-2.2，金属贴片位于介电常数为4.4（可穿戴织物）、尺寸WXL为30mmX32mm的FR4的介质板上，厚度h为1mm。辐射贴片由一个长度为M、宽度为N的长方形去掉与馈线临近的两个底角所形成的左右对称的六边形，可增加天线的带宽，提高天线的性能。天线的参考地面与辐射贴片分别位于介质的两面，地板长度为Lg,并且天线采用线性渐变的微带馈电线进行馈电。图3-2.1天线的正面结构示意图图3-2.2天线的背面结构示意图模型仿真图3-3.1是贴片去掉的角的大小a和b对天线驻波比VSWR的影响。如图所示，当贴片为长方形M*N=30mm*12mm时，当切去两个对称的三角形时，贴片的阻抗带宽变宽，可覆盖超宽带的频率范围，并且优化a对b的值，可使天线的反射系数减小，带宽也发生变化。仿真结果中，当a=4mm，b=7mm时，天线只有在7.5GHz-9.25GHz内驻波比小于2，但是带宽相对较窄，性能一般。图3-3.1辐射贴片的切角大小对天线驻波比的影响平面单极子天线具有全向的辐射方向图，此超宽带平面单极子天线的增益方向图如图3-3.2、图3-3.3和图3-3.4，采取的方向图的频率分别为3GHz、7GHz和11GHz。图3-3.2频率为3Hz时的方向图图3-3.3频率为7Hz时的方向图图3-3.4频率为11Hz时的方向图天线结构的改进天线结构因前面设计的天线有效带宽相对较窄，天线性能较低，因此对改天线结构进行了改善。因为贴片形状和大小对天线的驻波比和增益影响甚大，所以相比于最初的设计，经过反复调试参数，我在地板上开了一个口为3mm*4mm的长方形槽以及在底部切去了两个对称的2mm*1mm的长方形，以此增加天线带宽和减小天线质量，如图3-4.1所示。这种设计既能增加天线的带宽，增强天线性能还能减轻天线重量，提高天线的可穿戴性，此外在大规模生产中还能节约成本。图3-4.1改良后的天线示意图仿真结果如图3-4.2所示，经改良之后的天线驻波比VSWR小于2的带宽明显扩展，在3.1GHz-3.5GHz频段上驻波比（VSWR）接近于2，在5.7GHz-11GHz驻波比（VSWR）小于2，且在7GHz-9.5GHz部分驻波比（VSWR）接近1，阻抗特性优秀。图3-4