振荡器及天线的集成式设计

天线和RF电路器件被安装在罗杰斯公司(Rogers)具有以下规格的Duroid电路板材料上。相对介电常数、损失角正切，以及衬底高度分别是 2.55、0.0018和1.524 mm。作为有源天线振荡电路有限接地的总面积大约是8×5 cm。天线被视为一个带状馈线矩形微带通路。通路尺寸分别为长度36 mm，宽度为46
mm，而馈线尺寸分别为长15 mm，宽2 mm。2.45 GHz下馈线输入端的回波损耗幅度和相位分别为0.299和-147度。
当天线与RF电路被截断时，天线馈线和输出传感器之间的二端S参数如图2所示。当传感器置于距离辐射路径末端2mm处时，来自实测数据相应的校准因子 S'21由公式1计算得到：

图3表示了从1.8至3.0 GHz校准系数的响应。然而，考察从2变化到4mm不同距离校正因子的变化，而这些测量表明，在2.45 GHz幅度变化的最高速率，在2mm距离初读取的幅度约为0.25dB。还考察了在天线输入回波损耗处该传感器的影响，并发现小于0.01 dB，有赖于同轴馈线的使用。

天线输入阻抗数据被变换到RF电路仿真器，并且观察了有源器件输入端口处的谐振条件。然后，使用有源器件的非线性模型对输入匹配电路进行了优化，使得天线端口处的输入功率最大化。非线性模型和有源天线振荡电路的原型，其中包括了传感器，分别如图4和图5所示。正如表中所示，由实测结果证明其满足了所有指定的设计目标。

图6表示了自由运行振荡的频谱分析图，标记在2.4240 GHz和-13.33dBm处。来自指定目标的实测振荡频率之间的差别大约是1.23％：这代表了与使用射频器件有关的误差。通过改变天线输入导纳的灵敏度，在目标输出功率附近实现了振荡频率的精细调节和控制。这已经通过将MESFET输出与5-pF可变电容连接来实现。振荡频率范围大约在目标值的 6.4％之内。

　　总之，提出并设计了集成振荡器式有源天线，其采用正串联反馈并工作在约为2.45GHz的中心频率处。接线天线和振荡器的设计步骤并行实现。电压串联反馈在振荡器输出导致了良好的动态范围。采用经过校准的输出传感器，对天线输入端口处的实测频率和正向功率，给出了可靠的结果，而不影响天线和振荡器电路元件的辐射特性，已经满足所有标称的设计目标。