高增益平面准八木天线设计.PDF

第9卷第5期2009年3月 科学技术与工程 VoL9No．5Mar．2009 Science and @2009 1671-1819(200915·1265·03’ TechnologyEngineering Sci．Tech．Engng． 通信技术 高增益平面准八木天线设计 王潇牧郭庆功’ 张仰振 (四川大学电子信息学院，成都610064) 摘要为了实现天线的高增益特性，利用了基于有限元数值计算方法的电磁场仿真软件，设计了一种新颖的高增益平面微 带准八木天线。该天线采用单面微带形式，使用了简单的共面波导(CPW)馈电，极大的简化了馈电网络，减小了天线电尺寸。 天线通过引入匹配枝节，使其具有了良好的阻抗匹配性能，显著提高了天线的辐射效率。仿真结果证明该天线在保持了较宽 带宽的前提下，其增益明显高于同类常规八木天线，达到10．19dBi。 关键词共面波导(CPW)平面准八木 高增益 中图法分类号TN82； 文献标志码B 天线设计者关心的一个问题就是在满足设计 改善了天线性能，并简化了馈电网络。由于采用微 要求的同时，如何尽可能的减小天线的电尺寸，并 带形式，使得天线不仅尺寸易于调整，而且大大降 得到较高的增益。最近，平面准八木天线由于其广 低了加工难度和加工费用。该天线工作在x波段， 泛的适用性引起了天线设计者的关注，例如：无线 结构紧凑，增益达10．19dBi。 通讯系统、功率合成、相控阵以及毫米波成像阵列 等等，并发表了大量的关于平面准八木天线设计的 1天线设计 文章¨-3J。在这些设计的天线中，它们都有着相似 结构的引向单元和驱动单元，其主要的区别在于馈 平面微带准八木天线的结构如图1所示。该天 电方式的不同。典型的馈电方式包括共面波导 线采用单面微带结构，只有一个引向单元，一个驱 (CPW)馈电和微带线馈电，而且每种馈电方式都需 动单元，以及一个用作反射单元的接地面。天线使 要一个巴伦结构来实现馈线到天线的转换。虽然 用共面波导(CPW)馈电，而非巴伦结构馈电，目的 这些馈电方式都有自身的优势，但这些馈电方式中 是简化馈电网络，从而减小天线的电尺寸。 所需的巴伦结构都相对复杂，不仅增加了天线的尺 根据八木天线的设计原理，我们将天线驱动单 寸，而且还降低了天线的辐射性能。 元的初始长度设为0．5a,a，引向器的初始长度为 本文设计了一种高增益平面微带准八木天线。 0．45A田，A硪为工作波长。我们使用了基于有限元 天线采用单面微带形式，并利用了简单的共面波导 数值计算方法的电磁场仿真软件对天线进行优化 (CPW)馈电方式L“J，通过引入匹配枝节，极大的 设计，选用了相对介电常数较高的的介质板Rogers R03006，厚度h=2mill，介电常数8，=6．15，并最终 2008年11月24日收到 得到天线驱动单元的长度为0．422A正，引向器的长 第—作者简介：王潇牧(1984一)，男，北京市人，无线电物理专业硕士研 究生，研究方向：电磁兼容。E-mial：0242052163@163．嘲。度为0．137A硪。同时为了获得更好的匹配阻抗，提 ’通信作者简介：郭庆功(1967一)，男，新疆伊犁人。副教授，硕士生 高天线的辐射效率，我们在距离驱动单元0．32A毋的 导师，博士研究生，研究方向：微波技术应用及电磁场数值计算方 位置引入了匹配枝节。 法oE—mial：cqgqg@sina．eomo 在设计中我们发现