一种串联馈电式超宽带天线阵列研究_隋耀宗.pdf
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1、第 卷 第期青 岛 大 学 学 报(工 程 技 术 版)年 月 ()文章编号:();:一种串联馈电式超宽带天线阵列研究隋耀宗,宗卫华,刘广睿,李坤(青岛大学电子信息学院,山东 青岛 )摘要:为了实现高效辐射性能,本文对一种串联馈电式超宽带天线阵列进行研究设计。该阵列天线以 厚的柔性聚酰亚胺为衬底材料,由个超宽带单元天线和个金属反射板构成。天线单元含有缝隙结构,通过串联方式进行连接,并采用共面波导馈电获得超宽带特性,天线下方放置金属反射板,以获得定向辐射特性。同时,采用电磁仿真软件高频结构仿真器(,)对所设计的天线阵列进行建模仿真和设计分析。仿真结果表明,天线阵列的仿真带宽为 ,测试带宽为 ,覆
2、盖超宽带 频段。天线在工作频段内保持良好的方向性,在 时,获得最大测试增益为 ,仿真增益为 ,说明天线带宽与方向图增益等性能均与仿真结果相吻合。本文设计的天线面积为 ,天线与放射板间距为,具有高增益、尺寸小、质量轻等性能,适用于小型超宽带终端设备。该研究为柔性超宽带频段的阵列设计提供了理论基础。关键词:天线阵列;超宽带;定向辐射;低剖面;柔性天线中图分类号:文献标识码:收稿日期:;修回日期:基金项目:山东省自然科学基金资助项目()作者简介:隋耀宗(),男,硕士研究生,主要研究方向为天线设计。通信作者:宗卫华(),女,博士,副教授,主要研究方向为天线设计。:随着无线通信技术和雷达技术的飞速发展,
3、为了高效的辐射和接收无线电磁波,小型化、低剖面天线阵列 得到广泛应用。与单天线相比,天线阵列增益高,建网成本更低。由于超宽带(,)技术提供了 的超宽带宽和短距离的高速传输,因此被广泛用于室内外定位、雷达成像和无线数据采集等无线通信系统。等人 采用不同尺寸的辐射单元,串联组成天线阵列 ,辐射方向图具有较小副瓣和良好的指向性,增益较高;等人 提出了一种带有寄生贴片的四元 串联天线阵列,获得了较 高增益,其 最大 增 益 达 。近 年 来,电磁带隙(,)结构 和超材料(,)能够有效实现天线单向辐射和低剖面设计。基于此,本文设计了一种超宽带天线阵列,采用完整的金属反射板加载到天线背面,以获得定向辐射特
4、性。该设计为的阵列天线,采用串联方式连接,并以共面波导(,)馈电。仿真结果表明,天线获得超宽的带宽 ,覆盖 频段,在整个工作频段内,天线方向图指向性良好,增益较高,最大增益可达 。在实物测试中,带宽为 ,最大增益为 。本文设计的天线具有高增益、质量轻、易弯曲性能,适用于小型、柔性超宽带终端设备。该研究为柔性超宽带频段的阵列设计提供了一种思路。天线结构设计超宽带天线阵列结构如图所示。图 包括超宽带阵列天线和下方的金属反射板,天线印刷在 厚的聚酰亚胺(,)衬底上,金属反射板尺寸为 ,位于天线下方 处,用来实现定向辐射,并提高最大辐射增益;图 中,辐射贴片为的阵列结构,圆形阵列单元第期隋耀宗,等:一
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