一种宽带圆极化缝隙天线的研究与设计

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@小白创作中心

一种宽带圆极化缝隙天线的研究与设计

引用

CSDN

https://m.blog.csdn.net/L20122196/article/details/142458160

本文研究了一种宽带圆极化缝隙天线的设计方案，详细讨论了天线的结构参数、反射系数、轴比以及辐射增益特性。通过优化关键结构参数，成功实现了天线在多个频段的宽带圆极化性能。

天线设计

天线1、2、3的设计模型（俯视图）如下图所示：

各参数的具体数值如下：

参数	数值/mm	参数	数值/mm	参数	数值/mm
G	60	W2	13	LF	10.3
G1	40	W3	14	LF1	21
L1	14	S	2	LF2	2
L2	14	WF	1.85	S1	4
L3	7.5	WF1	5	S2	11
W1	13	WF2	12	H	1

反射系数和轴比

天线1分别在2.45GHz和7.75GHz产生3个谐振点，3dB轴比带宽为0。
天线2分别在2.75GHz和6.20GHz产生2个谐振点，3dB轴比带宽变为了4.58~6.78GHz。
天线3分别在2.45GHz,4.45GHz和5.80GHz产生3个谐振点，-10dB工作带宽为1.96~~6.34GHz，3dB轴比带宽为4.58~~6.78GHz。

天线辐射增益图

天线1、2、3的辐射增益图如下所示：

优化分析

分析T形馈线上方的水平短截线长度WF2、T形馈线一侧加载的矩形贴片宽度S1以及倒L枝节长度L3对天线阻抗和轴比的影响。在分析一个参数对性能的影响时，保持其他参数不变。

WF2的影响

T形枝节上方水平短截线的长度WF2对天线反射系数和轴比的影响如下图所示：

随着WF2的减小，天线的-10 dB阻抗带宽向高频移动。但当WF2进一步减小到11mm时，5.2GHz处的轴比大于3dB，不满足圆极化要求。在WF2等于12 mm 时，天线的轴比在4.58~6.38 GHz频段都在3 dB以下，天线可以获得一个较宽的工作带宽。

S1的影响

T形枝节一侧加载的矩形贴片宽度S1对天线的阻抗和轴比带宽影响如下图所示。随着S1的减小，天线阻抗带宽和轴比带宽逐渐展宽。在矩形贴片宽度S1=3.8 mm时，天线的轴比在4.51~6.6 GHz频段都在6.54dB以下，可以获得一个较宽的工作带宽。

L3的影响

倒L枝节的长度L3对天线反射系数和轴比的影响如下图所示。随着L3的减小，高频处的阻抗匹配得到改善,但天线的阻抗带宽几乎不受影响。但当L3进一步减小到7 mm时，5.6GHz处轴比大于3 dB,不满足圆极化要求。在L3等于7.5 mm时,天线的轴比在4.58～6.38GHz频段都在3 dB以下,天线可以获得一个较宽的工作带宽。