宽频带天线的设计
(1)对于介电常数而言,高介电常数基板的关键参数是εr,因此准确的测定εr,是非常必要的;制作时所选用的基板的介电常数较低,影响其谐振频率的关键性参量是天线辐射贴片Length1和Length2的长度误差△L。而用共面波导馈电的方式(CPW-feed),地板大小的误差也是影响谐振点和带宽的关键参量。在使用HFSS仿真时发现,天线贴片几何尺寸的微小变化引起了仿真结果比较大的变化。所以,制作天线过程中贴片的微小误差,对结果会产生较为严重的影响。
(2)SMA接头处焊接不良、接口处有能量损耗等因素也是带来误差的原因。在测过多个焊接好SMA接头的天线时发现,测得的结果总会有一定的不同。
(3)阻抗不匹配。由于共面波导馈电端口的特性阻抗受介电常数和贴片厚度影响,仿真时,贴片厚度是0.1mm,计算得到的特性阻抗为50.2Ω,而实际贴片厚为0.035mm,计算得到的特性阻抗为56.1Ω,与SMA接口50Ω不完全匹配。
(4)从软件的角度来分析,基于数值分析方法的HFSS软件本身只能提供数值解,且受设定的运算精度的限制,仿真结果与实际情况间必然存在误差,这种误差是不可避免的。
(5)实验室测量方法、仪器、环境也是带来误差的原因。在测天线时发现,当天线放在不同的位置,测得的数据不一样;当用两个不同的分析仪测量时,结果也不一样;在微波暗室中,墙壁吸波不完全,同时也不能完全隔绝外界杂波。
4结语
本文根据常见的倒L平面单极子天线进行改进,设计了一款共面波导馈电(CPW-feed)的平面单极子倒L-U形天线。并通过仿真设计其总体尺寸为22mm×35mm,达到小型化的目的。根据仿真,天线-10dB阻抗带宽为2.36~2.58GHz,相对带宽为8.9%和3.62~5.96GHz,相对带宽为48.9%,满足了WLAN的频段要求。
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