高性能的微带全向天线设计
W值对应的天线S11
天线顶端加载λg/4短路匹配枝节后,天线上的电流分布随之发生变化。当波传到天线顶端经过λg/4单元时,产生90°相移,经过短路点时,产生180°相移,再经过λg/4地面时,又产生90°相移。电流经过短路匹配枝节后,产生了360°的相移。经过移相后的电流就同原来的激励电流具有相同的相位,从而对天线起到电流补偿的作用,保持了天线上电流的平衡。
天线的实物如图10所示。天线采用厚度为1.5 mm,相对介电常数为2.65的介质板,底部采用50 ΩSMA接头馈电。在实际制作中,天线阵子长度要略小于仿真长度,这是由于材料的损耗引起的。一般而言,天线梯形地面的底边长<λg/2,矩形贴片的长略小于梯形地面的短边长。顶端的λg/4匹配枝节的长度也要略小于天线工作波长的1/4。
图10 天线的实物
表 1和图11分别给出了两副天线实测增益和S11的对比。可以看出,天线顶端加载短路匹配后,天线的增益提高了1~1.3 dBi。这是因为,顶端加载短路匹配枝节后,改善了天线的阻抗匹配性能,提高了天线的辐射效率,减小了天线上能量的反射,使得每个微带单元上所得到的辐射功率最大,充分利用了天线的口径效率,从而提高了天线的增益。
图11 顶端加载和顶端无加载天线实际测量
3 结束语
两副天线的CST仿真结果和实测结果基本吻合。实际测试结果与仿真结果对比后发现,天线的实测增益均略高于由仿真软件得到的增益,这主要是由于大地对天线的影响造成的。在天线顶端加载λg/4短路匹配枝节后,进一步降低了天线的VSWR,提高了增益。天线实物采用7节微带单元级联,总高度<25 cm。实测平均增益达9 dBi,如果要获得更高增益,可以在此基础上采用更多的微带单元进行级联,是一种高性价比的微带高增益全向天线。
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