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采用口径耦合馈电的5.8GHz天线的设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-06-25 14:01:07




    两个缝隙各自的总的导纳为:

   
    其中,nL1和nL2为贴片和缝隙之间的阻抗转化率,具体数值可以由下式给出:

   
    总的输入电阻的计算公式为:

   
    其中,Zcf、kj和t分别为微带馈线的特性阻抗和波数以及开路线的长度,n为缝隙和微带馈线之间的阻抗转换率。
    因为天线的两个谐振模是由耦合缝隙的长度决定的,因此通过适当的调节十字缝隙的长度,便可以得到理想的圆极化。不等长的缝隙可以激励出两个相近的谐振模式,为了得到圆极化,这两个模式需要幅度相近而相位相差90度。当缝隙L1的长度大于缝隙L2时,可以得到右旋的圆极化,而当缝隙L2的长度大于缝隙L1时,左旋的圆极化便可以被激励出来。


3 天线参数的经验结果分析
    a)天线基片介质的选择
    根据腔模理论,微带贴片天线可等效为一漏波谐振腔,尽管有较强的辐射,但它依然是品质因数Q值较高的谐振系统。为了有效降低微带天线的品质因数Q值,必须选择介电常数较低、厚度较厚的介质,而对于馈电基片,选择较薄的基片将有效降低来自馈线的伪辐射,在本例中,由于采用了口径耦合馈电方式,因此可以针对不同的需要来分别选择。但辐射基片的介质厚度并不能太厚,否则容易在贴片天线表面激励起不必要的高次模和伪辐射,通常其最大值不能超过0.052λ。
    b)耦合缝隙宽度的选择
    耦合缝隙的宽度对天线整体性能的影响较小,其值可以用来对天线的阻抗匹配进行调节。通常,当增大天线辐射基片的厚度时,也需要加大缝隙的宽度来增强耦合度。在文章的研究当中显示,天线对其数值的变化并不敏感,一般使其小于缝隙长度的十分之一即可。因此在应用当中,可以根据实际情况具体选择。如在本天线当中,进一步减小缝隙的宽度可以达到更好的匹配结果,但是考虑到实际制作的方便,便将其定为1mm。
    c)馈线开路端长度的选择
    馈线开路端的长度既馈线开路端到中心点的距离。其值常用来调节口径耦合天线的电抗,为了贴片天线与馈线可以达到最优化的阻抗匹配,其值一般选择为四分之一波长即可。同时,它的数值变化也会引起天线谐振频率的轻微变化,因此在天线的设计过程当中,也可以综合考虑,在保证阻抗匹配的前提下,利用它来对天线的频率进行微调。


4 结束语
    在文章当中,针对ETC系统的OBU单元,设计了一种十字缝隙口径耦合馈电的右旋圆极化微带天线,并且对其馈电网络进行了等效模型的分析。本天线模型结构紧凑小巧,不仅可以满足设计的需要,而且可调参数众多,设计自由度比较高。通过合适的选择各项参数的数值,设计出的天线可以满足宽频带、高增益的要求。

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