多层LCP技术的毫米波段超宽带槽天线设计

2.1.2  天线的仿真结果

使用Ansoft HFSS 9.0和 CST 2005软件对这种天线模型进行了仿真,仿真结果如图6所示。反射系数小于-10dB的带宽仅从40GHz至52GHz。42GHz和47GHz两个谐振点的增益分别为2.1dBi，3.0dBi。两种软件的仿真结果表明很难达到设计要求。

图6  单层锥形槽的S11图

2.2  双层槽天线的结构设计

单层槽天线的仿真结果不能满足实际应用对带宽的要求。为了进一步展宽带宽，考虑到此类天线主要由直线渐变缝隙辐射，因此在原来的基础上，将第五层金属蚀刻成另一个不同尺寸的锥形槽，见图7。结构尺寸见表格2。

图7  第五层锥形槽

表2  第五层锥形槽尺寸

2.2.2  天线的仿真结果

同样，我们使用Ansoft HFSS 9.0和 CST 2005两种软件对天线模型进行了仿真，见图9。从S11图可以看出双层的锥形槽大大展宽了带宽，反射系数小于-10dB的带宽从33GHz－60GHz，覆盖毫米波低频段。在三个谐振点39GHz，42.6GHz，52.7GHz的增益分别为2.1dBi，3.0dBi，3.2dBi，方向图如下所示。

图8  双层锥形槽的S11图

(a) f=39GHz (b) f=42.6GHz (c) f=52.7GHz

图9  天线的方向图(phi=0^o)

从图9可以看出，锥形槽天线显示出明显的多频特性。谐振点的位置主要有渐变缝隙的长度决定，当渐变缝隙的长度变长时，同一频段的谐振点变多。而且，渐变缝隙的张角对谐振点的回波损耗值有影响。通过方向图发现，此类天线具有十分稳定的方向图，随着频率的升高，天线的方向性在逐渐增强，波束宽度在变窄但波束指向始终不变。

3  结论

本文基于LCP电路工艺，提出了一种毫米波段的超宽带锥形槽天线。为了进一步展宽带宽，首次提出用两个锥形槽相结合的设计方案。带金属地板的结构可以有效抑制天线的后向辐射。设计的结果表明，该天线可以工作在33GHz－60GHz，整个工作带宽内方向图基本一致。由于天线是椭圆极化，因此可以工作在复杂的环境中。该研究表明，LCP电路工艺适合发展低成本，重量轻和高性能的毫米波天线。