应用研究
基于微带天线的带宽展宽方法研究
杨洲商锋
(西安邮电大学电子工程学院陕西西安710061)
摘要：微带天线是一种典型的窄频率带宽天线，在高频情况下光其如此。在本文中，使用了微带天线的两个模来计算矩形微带天线的输入阻抗。通过使用TE，模和TM。模，在更高的介电常数下计算，相关带宽可以从0.7%增长到2.7%。同时给出仿真结果。
关键调：微带天线频率带宽带宽展宽
中图分类号：TN822
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2012)12-0080-02
微带天线是一种窄带宽天线。通常认为，微带天线的带宽最多能达到1.1%，而经过展宽的微带天线带宽可以达到4%到5%。尽管如此，这还是微带天线在使用低介电常数底板的条件下。如果我们使用了更高介电常数的底板(ε>6),其带宽将会进一步变窄
从而，微带天线的频率带宽展宽就成为了二项需要深思熟虑的工作。特别的，微带天线的带宽可以通过馈电网络来展宽到一个充足的宽度。但是这种通过威尔金森功率分配器的隔离电阻来吸收反射波进面展宽带宽的方法并不是真正意义上的对微带天线频段的展宽。
在本文中描述了一种通过使用馈电点位置和由馈电点位置激励起的两个模的方法。通过两个模之间的谐振颊率的关系，使得微带天线的电压驻波比在一个特定范围内低于其特定值，从而达到展宽带宽的目的。
1、矩形微带天线的模型建立及其输入阻抗
腔体模型的基本理论是把微带天线看成是一个微带线的腔。在以微带线和地板图城的边界区域内，电场只有z方向的分量同时磁场只有x和y方向的分量，如图一所示。在这一区域内，对于所有有意义的谱振频率，电场都和z分量无关，在边缘的任何点上，微带中的电流都没有正交于边缘的分量，这意味着磁场沿边缘的切向分量可以忽略。因此，微带和地板之间的区域可以看做周图边缘的磁壁和上，下两面的电壁围成的腔体。天线中的场可以假定为腔体的场，由此可求出辐射方向图、辐射功率和馈电点在任何位置的输入导纳[3)
电场分量在腔模中的表达式为：
(()
E,=n
(m/）
xsin.d
2L
k
(1)
这个方程的解的拓展又依照着潜在方程(3,)=5a.cosmeos/
coa
这里，5m和6a为纽曼系数，定义为
So
0
6-[2
m,R=0 m,n±0
(2)(3)
微带天线在通过微带线或者同轴电缆馈电时都会激励起多个模。但是，在不同的模中，其相同位置的馈电点的输人阻抗也不尽相
Z
+ h 本
+
图1微带天线
同。此外，输入阻抗的改变相对而言还比较大。如果馈电点的坐标为(x，%），则对于每个模输人阻抗可总结为：
G z, =-j
0747
Xcoscos
W
这里，是复谱振频率，其定义为：
=o, + o, :
/6, (1 j tang)
我们知道G。的定义是
n
G_. = sin c
2W
21.
(4)(5)(6)
从公式(4)到(6)我们可以知道，不同的导模对应着不同的输人阻抗，
2、通过馈电点与导模之间的关系来展宽频带
TE模和TM.模是两种最相似的导模，无论如何，两个模都不可能从同一个馈电点模拟出来。比如模，其输人阻抗只与一个坐标分量有关，但是7M,模就与两个坐标分量有关，
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.
Prgg[m]
图2
0 tue M
5
图3
1.58