C波段微带天线设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
C波段微带天线（题目4）
1.设计要求
中心频点5GHz；
增益优于4dB；
阻抗带宽为100MHz (S11<-20dB);
在工作频点范围内满足：3dB波瓣宽度>80°；3dB轴比波瓣宽度>80°；
轴比带宽为200MHz (AR<3dB, at θ=0 and φ=0);
2.天线原理
微带天线是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。微带天线分 2 种：①贴片形状是一细长带条，则为微带振子天线。②贴片是一个面积单元时，则为微带天线。如果把接地板刻出缝隙，而在介质基片的另一面印制出微带线时，缝隙馈电，则构成微带缝隙天线。
以矩形微带天线为例，用传输线模型分析法介绍它的辐射原理。
设辐射元的长为L，宽为W，介质基片的厚度为h，现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路。根据微带传输线理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀分布。在最简单的情况下，场沿宽度w方向也没有变化，而仅在长度方向（l≈λ/2）有变化。
在两开路端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同相叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙。缝的电场方向与长边垂直，并沿长边w均匀分布。缝的宽度为△l≈h，长度为w，两缝间距为l≈λ/2。这就是说，微带天线的辐射可以等效为由两个缝隙所组成的二元阵列。
最初模型，采用切角微扰的形式实现圆极化，同轴线探针馈电，如下所示
天线厚度和介电常数的计算
式中，c 是真空中的光速；n=1，3，5，…（TEn 模），或n = 2，4，6…（TMn 模）。
贴片宽度的计算
贴片长度的计算 式中：
2
1121212
1-⎪⎭
⎫ ⎝⎛
+-+
+=
w h r r e εεε ()()()()
8.0/258.0264.0/3.0412.0+-++=∆h w h w h
L e e εε 3.天线设计 初始参数设置
1/2122r r c W f ε-+⎛⎫= ⎪
⎝⎭22r e
c
L l
f ε=
-∆
w 为方形贴片的长度（宽度=长度），初值13.5mm 。H 为介质板高度，初值
3.6mm 。d 为同轴线距离贴片边缘的相对距离，初值2.7mm 。R1为同轴线内半径，初值0.65mm 。r2为外半径初值2.2mm 。L 为切角的边长，初值为3.42mm 。
调整谐振频率，对w 进行扫参，选择13.2mm
4.70 4.80 4.90
5.00 5.10 5.20 5.30
Freq [GHz]
-45.00
-40.00
-35.00
-30.00
-25.00
-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
d B (S (1,1))
CP1
XY Plot 8
Curve Info dB(S(1,1))
Setup1 : Sw eep w ='13mm'dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep w ='13.1mm'dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep w ='13.2mm'dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep w ='13.3mm'dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep w ='13.4mm'dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep w ='13.5mm'dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep
W=13.2mm 时的S(1，1)。
对同轴线的相对位移进行扫参，考虑到S （1,1）的大小，选择d=2.7mm 。
4.70 4.80 4.90
5.00 5.10 5.20 5.30
Freq [GHz]
-45.00
-40.00
-35.00
-30.00
-25.00
-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
d B (S (1,1))
CP1
XY Plot 9
Curve Info dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep d='2mm'
dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep d='2.5mm'dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep d='2.7mm'dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep d='3mm'
dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep d='3.5mm'
d=2.7mm 时的增益和轴比。
-200.00-150.00-100.00-50.00
0.0050.00100.00150.00200.00
Theta [deg]
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
d B (A x i a l R a t i o V a l u
e )
CP1
XY Plot 11
Curve Info
dB(AxialRatioValue)Setup1 : LastAdaptive Freq='5GHz' P hi='0deg'