一种具有双阻带功能的共面波导馈电超宽带天线设计

2  天线设计

本文提出的具有双阻带功能的共面波导馈电超宽带天线结构如图1所示，天线的整体尺寸为L×W =30×30 mm²。其主要辐射单元是一个半径R=18 mm的圆片的一部分。共面波导传输线具有50om的特性阻抗，宽度为L₁=4 mm,与地板之间的间隔为g=0.5 mm。两端地板各自切除了一个三角形来实现更好的阻抗匹配。

该天线的两个阻带是通过在上述超宽带天线的地板和辐射单元上开槽分别实现的。通过在两端地板靠近馈线位置各开一条细槽可以实现一个阻带，槽的长度约为期望阻带中心频率对应波长的1/4。同时，在辐射体上开槽实现了天线的第二个阻带，槽长约为期望阻带中心频率对应波长的1/2。通过调节各槽的长度、宽度与位置可以获得阻带性能良好的陷波超宽带天线。

图3  天线的电压驻波比特性

（a）E面（XOZ面）

(b) H面（YOZ面）

图4  天线在3.1 GHz 的辐射方向图

(a) E面（XOZ面）

(b) H面（YOZ面）

图5  天线在7 GHz 的辐射方向图

该天线被印制在相对介电常数为er=4.4，厚度为h=1.6 mm的FR4介质板的同一侧。这种共面结构容易加工与集成，成本低廉，且与射频电路之间的影响很小。天线的各个参数是通过使用Ansoft公司的HFSS软件仿真优化的结果，最优的结果为：L×W =30×30 mm²，g=4 mm，d=0.5 mm， gap=1.3 mm，R=18 mm，W₁=9.9 mm，W₂=1.8mm，W₃=9 mm，W₄=0.7mm，L₁=7.8 mm，L₂=0.92 mm，L_slot1×W_slot1=7.8×0.22 mm²，L1_slot2=12.6 mm，L2_slot2= 10 mm，L3_slot2=1 mm，W_slot2=0.3 mm， W1_slot2= 3.7 mm。天线的实物照片如图2所示。