服务创造价值、存在造就未来
微带贴片天线凭借体积小、形状小以及易于与大规模集成电路集成等优势,在众多领域广泛应用。作为移动终端设备的关键部分,其设计要求日益提升。如何以低成本、高效率实现相应功能,成为微带天线研究的重难点。本文着重探讨微带天线及寄生单元的设计。
通常情况下,微带贴片天线带宽较低,而使用寄生元件技术可有效克服这一限制,拓宽带宽。基于辐射贴片微带天线,通过增加寄生贴片实现带宽扩展。
原始微带天线模型中,辐射贴片为铜制,尺寸28.8mm*28.8mm,厚0.035mm。中间层是FR4材质的正方形覆铜板作为介质板边,尺寸60mm*60mm,厚1.6mm。铜制探针位置y=0,x=7mm。底层方形铜制接地板尺寸60mm*60mm,采用同轴馈电模式。同轴连接器也有特定尺寸,同轴电缆特性阻抗有相应计算公式。从其S参数随频率变化图可见,无寄生贴片时,原始微带天线带宽约2.39GHz到2.47GHz,谐振点频率在2.43GHz左右。
耦合型宽带贴片天线设计中,将寄生贴片换成正方形贴于辐射贴片周围,边长28mm*28mm,与中心正方形贴片平行且间隙2.5mm,添加四个相同正方形寄生贴片。经仿真实验,S参数曲线显示出现两个谐振点,分别在2.406GHz和2.513GHz位置,整个带宽为2.377GHz - 2.538GHz,阻抗带宽明显增加,增益也从2.97dBi提升到5.35dBi。
综上所述,在辐射贴片四边添加寄生单元能产生第二次谐振,提高增益。添加方形寄生贴片时,天线带宽达150MHz,2.4GHz增益达5.3dBi,与原天线相比性能显著提升。随着通信技术发展,对宽频带小型化天线需求增多。本文设计的小型化宽带贴片天线在保持较小尺寸前提下,获得约18%相对带宽与较高辐射效率,适用于短距离无线接入及MIMO系统移动终端。
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