一種新型寬帶電磁偶極子天線

【摘 要】一種新的寬帶偶極子天線是由一個水平電偶極子和一個垂直定向折疊的短路貼片天線構(gòu)成的。該天線由梯形探針饋電，不需要巴倫饋電。我們構(gòu)造了一個模型，并對其進(jìn)行了測量。結(jié)果表明該模型實現(xiàn)了如下技術(shù)指標(biāo)：工作頻率1.65Ghz-4.65Ghz，相對帶寬95.2%，駐波比小于等于2。在工作頻率范圍內(nèi)，天線有穩(wěn)定的輻射方向圖，低交叉極化，低背向輻射，E和H平面方向圖相近，天線的增益范圍為7.9±0.9dB。

該天線由一個水平放置的蝶形平面電偶極子，一對垂直方向的折疊短路貼片，階梯狀的探針，一個接地平面，以及一個SMA連接器構(gòu)成。電偶極子被連接到由兩個折疊短路貼片構(gòu)成的磁偶極子的頂端。每個垂直取向的折疊短路貼片是通過折疊梯形形狀的金屬貼片形成的。兩個垂直的貼片由s=18mm的間隙隔開。

我們用一個階梯狀的探針以激勵天線。該結(jié)構(gòu)包括兩個部分，傳輸線和耦合分離部分，如圖1（c）所示。通過折疊的線性錐形金屬帶材形成的傳輸線作為空氣分離線，與其中一個垂直貼片相距1mm。它被放置到接地面，并有一端下方連接到地平面的SMA連接器。L形的耦合帶線分離器是通過折疊一個均勻的金屬帶材形成的。其水平部分是用于耦合電能到天線。垂直部分納入一個垂直的貼片，引入了一些電容來補(bǔ)償水平部分引起的的電感。通過仔細(xì)的調(diào)整參數(shù)，可以實現(xiàn)良好的阻抗匹配。

在整個工作頻帶，通過組合磁偶極子和電偶極子，具有良好的電氣特性如低背向輻射，穩(wěn)定的天線增益和對稱的輻射方向圖的天線得以實現(xiàn)。根據(jù)我們的調(diào)查研究，垂直折疊短路貼片天線作為一個磁偶極子能實現(xiàn)寬帶寬和穩(wěn)定的天線增益。電偶極子和磁偶極子同時由階梯狀的探針饋電。基于HFSS V13，我們構(gòu)建和測試了一個原型，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果很接近。

變量W0W1W2W3L0

值（mm）79940353

變量L1L2L3ab

值（mm）18931313

變量cd1d2sGl

值（mm）12.81.618120

通過使用Ansoft HFSS軟件來仿真。 SWR，天線的增益和輻射方向圖的測定結(jié)果是由Agilent E5071C網(wǎng)絡(luò)模式分析儀和一個的SATIMO STARLAB近場測量系統(tǒng)得到的。

圖示結(jié)果表明仿真和測量得出的S參數(shù)具有較好的一致性。當(dāng)工作頻率從1.65至4.65 GHz變化時，測得的阻抗帶寬為95.2%（SWR≤2）。圖示還表明該天線能實現(xiàn)可接受的增益。當(dāng)工作頻率從1.65至4.65 GHz變化時，測得的增益約為7.9±0.9dB。

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