1 导言

微带天线，因为其重量轻，尺度小的长处，现已被广泛的运用在各种场合。可是，众所周知，传统微带天线的带宽很窄，只需大约5%左右，严重影响了微带天线在宽带范畴的运用。许多学者为处理这个问题提出了许多有用的规划方案来进步微带天线的带宽。这些技能主要有：宽带阻抗匹配网络技能，叠层或平面结构中的多谐振频率技能，U型槽加载，容性探针馈电，和L型探针馈电，E型微带贴片天线。带V型槽的矩形微带天线。

一般情况下，传统的矩形微带贴片天线的阻抗带宽约为5%左右。可是,添加介质底板的厚度, 能够必定程度上添加天线的阻抗带宽。可是跟着馈电探针的增加，天线的馈电端口处的理性也会逐步增大，然后形成端口处阻抗失配导致天线带宽下降。如果在天线上刻槽则能够引进附加电容然后抵消探针加长的电感效应，使得天线端口取得杰出的匹配。并且槽的存在还能够发生别的一个谐振频率，只需恰当的调理槽的方位和长度，使得槽的谐振频率挨近天线的谐振频率则能够进一步增大天线的阻抗带宽。

2 天线结构

该天线的规划要求地板巨细为1cm*1cm，带宽要求>10％，中心频率在9.6GHZ。结合微带天线的常识咱们知道：9.6GHZ的中心频率对应的真空波长为3.125cm，半波长则为1.5625cm。当运用等效介电常数为2.5的衬底资料时,等效介质中的半波长约为1cm。本文在u型微带贴片的基础上，取u型天线的一半来规划，即简化了规划参数又减小了贴片天线的尺度，天线带宽在20%以上，贴片巨细在1平方厘米以内，探针馈电，中心频率交叉极化-10 dBi左右，增益2dBi左右。天线的单元规划和参数优化均运用商业软件ZELAND IE3D。微带天线的衬底介质e=2.5，介质厚度h=2mm, 损耗角正切tans=0.0015。天线结构实物图如图1所示。

图1 半U型开槽微带贴片天线实物图

图2 半U型开槽微带贴片天线仿真S11

图3 半U型开槽微带贴片天线中心频率方向图

图4 半U型开槽微带贴片天线实测带宽(25.5%)。

ψ=0

ψ=90

图5 半U型开槽微带贴片天线中心频率实测方向图

图2为该天线结构在商业软件ZELAND IE3D中建模剖析的阻抗特性曲线。从图中能够看出天线电磁仿真的相对带宽为24%。图3为该天线结构在商业软件ZELAND IE3D中建模剖析的中心频率的远场辐射方向图的成果。图4为该天线的阻抗特性曲线，从图中能够看出该天线的实测阻抗特性曲线形状同图2中有些差异，可是就整个带宽规模而言改变不大，估量发生原因应该是仿真模型和实测模型在馈电部分的差异形成的，因为贴片结构并无改变，所以个带宽规模并没有较大改变。

实测的天线阻抗带宽约为25.5%。图5为该天线的实测中心频率处的远场方向图。同图3的比较能够看出ZELAND IE3D的仿真成果较为滑润，图5中的实测天线方向图有略微的动摇，就其原因咱们认为是ZELAND IE3D的计算是根据GREEN函数的分层介质模型，因为介质没有切断，仿真得到的远场方向图中没有表面波在介质切断面处的辐射奉献，所以得到的仿真方向图成果较为滑润。而实测成果中既包含了天线自身的辐射又叠加了介质切断面处表面波的辐射，所以波瓣呈现了略微的动摇，一起测量误差也是形成波瓣呈现了动摇的原因之一。

3 定论

半U型槽的微带贴片天线有25.5%的带宽较传统微带天线的带宽进步了5倍以上，并且在地板和天线尺度简直相同的情况下天线增益达到了2dBi以上，且结构上比较简单，加工比较便利，是一种较好小型化宽频带天线方式。