一種分齒蝶形超寬帶天線的設(shè)計(jì)與研究
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2 參數(shù)對(duì)天線性能的影響
對(duì)于本天線，影響其性能的參數(shù)主要包括蝶形張角大小、長(zhǎng)寬大小、分齒位置等?？捎晌墨I(xiàn)知，蝶形天線張角為90°時(shí)相對(duì)其他角度，輸入阻抗隨頻率變化更為平坦，具有更好的寬帶特性，因此設(shè)計(jì)天線長(zhǎng)寬尺寸相等(A=B)，張角為直角。通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)，天線在尺寸的等比例放大的情況下，輸入端駐波比波形基本保持不變，曲線整體向低頻段移動(dòng)。因此可以在確定天線結(jié)構(gòu)后針對(duì)所需頻段進(jìn)行尺寸的等比例調(diào)整。同時(shí)，針對(duì)1 GHz以下的頻段范圍，分齒位置的變化時(shí)，天線輸入端駐波比波形變化明顯，而其他參數(shù)變化的影響有限。據(jù)此，確定分齒比例p為關(guān)鍵仿真參數(shù)。以下通過(guò)分齒天線與普通蝶形天線的對(duì)比，及不同分齒比例下天線性能的變化進(jìn)行分析。
2．1 分齒蝶形天線與普通蝶形天線的性能對(duì)比
對(duì)兩類(lèi)天線進(jìn)行建模仿真，其尺寸數(shù)據(jù)如下：普通蝶形天線A=B=200 mm，D=10 mm；分齒蝶形天線p=2，其他參數(shù)與普通蝶形天線相同。仿真得到兩者的輸入駐波比曲線(VSWR)如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/156992.htm
通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在相同尺寸下，分齒天線重量相對(duì)普通天線減少35．2％。同時(shí)，兩者的駐波比隨頻率變化趨勢(shì)相同，在600 MHz以下，兩者性能基本一致。而在670～770 MHz部分，分齒天線相對(duì)于普通天線駐波比產(chǎn)生抖動(dòng)。因此，當(dāng)針對(duì)低頻頻段需求時(shí)，完全可以使用分齒結(jié)構(gòu)代替普通結(jié)構(gòu)、降低天線重量。
2．2 不同分齒位置對(duì)天線性能的影響
針對(duì)分齒蝶形天線，在上述基本參數(shù)的基礎(chǔ)上(即A=B=200 mm，D=10 mm，n=9，E=A／17)，改變分齒比例，研究分齒位置對(duì)天線性能的影響。經(jīng)過(guò)多組仿真，選取具有代表性的三條曲線(p=2，3，8)，如圖3所示。對(duì)比不同分齒比例的駐波比曲線，可以發(fā)現(xiàn)抖動(dòng)出現(xiàn)的波段與分齒比例p直接相關(guān)。當(dāng)p增大時(shí)(即分齒位置向饋電端靠近時(shí))，抖動(dòng)部分向低頻段移動(dòng)，并且抖動(dòng)幅度逐漸變小。其相對(duì)原普通蝶形天線重量分別減少35．3％，41．8％和46．3％，重量減輕比率逐漸增加。
3 實(shí)物設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
為驗(yàn)證分齒結(jié)構(gòu)天線的超寬帶性能，下文針對(duì)特定頻段，進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化與實(shí)物測(cè)試。
3．1 設(shè)計(jì)目標(biāo)與仿真優(yōu)化
設(shè)計(jì)目標(biāo)為在300～480 MHz頻段范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)一款分齒蝶形超寬帶天線，要求頻段內(nèi)其駐波比VSWR2，曲線平坦，相對(duì)原天線重量減輕率大于40％。
針對(duì)上述設(shè)計(jì)要求，依據(jù)關(guān)于分齒位置的仿真分析，對(duì)分尺蝶形天線進(jìn)行了進(jìn)一步結(jié)構(gòu)改進(jìn)、參數(shù)優(yōu)化，得到如圖4所示的天線駐波比曲線。其基本設(shè)計(jì)參數(shù)為A=B=172mm，D=10mm，n=9，p=3，E=10.12mm。如圖4所示，仿真得到參數(shù)優(yōu)化后的天線在300～496MHz頻段內(nèi)，VSWR 2，且波形平坦。
評(píng)論