1 引言
为顺应现代通信、雷达、定位、电子对抗等领域对天线小型化的迫切需求，使天线与设备大小协调，小型化高性能微带天线的研究和开发日益成为国内外研究的热点。很多小型化、高增益、宽带宽的微带天已被提出。其中，在贴片表面加载槽缝的微带天线以其简单易行以及形式变化多样倍受研究者的青睐。当在贴片表面开不同形式的槽或细缝时,切断了原先的表面电流路径,使电流绕槽边曲折流过而路径变长,在天线等效电路中相当于引入了级联电感。由于槽很窄,它可模拟为在贴片中插入一无限薄的横向磁壁。从而加大了天线有效辐射部分的相对电尺寸。
但是缝隙的尺寸（长、宽）和加载位置对天线性能的影响是十分复杂的。一般来说，缝隙越长或越宽可使谐振频率点越低，即贴片尺寸就越小。而与此同时，天线的其他性能也受到影响，这主要体现在带宽变窄、增益降低、阻抗与圆极化性能调谐困难等，需要折衷协调，或附加其他改进办法。
2 天线设计与数值结果
天线结构如图1所示，在贴片周边开四个长度相等的槽，中心槽则为获得圆极化而设[2]。采用正方形贴片和介质基片，介质介电常数为9.9，边长35mm，用同轴线馈电于贴片对角线上。这里采用CST Microwave Studio软件对该天线进行三维全波分析。从数值结果可看出，贴片边长L(12.7mm)与缝宽Ws (1mm)不变，随着槽长Ls由4mm增加到8mm，天线的谐振频率降低了10.6%。增益由2.5dB下降至2.4dB，3dB波瓣宽度由180°逐渐减小为112°，轴比小于3dB。见表1与图2。
(a)俯视图 (b)侧视图
图1圆极化缝隙加载微带天线仿真模型
表1 槽长对天线辐射的影响
槽长Ls/mm
槽宽Ws
/mm
贴片
边长
L/mm
增益
/dB
谐振频率/GHz
VSWR
4
1
25.4
2.5
1.645
1.15
6
1
25.4
2.46
1.575
1.1
7
1
25.4
2.43
1.522
1.73
8
1
25.4
2.4
1.472
1.59
(a)不同缝长的回波损耗比
(b) 不同缝长的增益比较
图2 不同缝隙长度的天线仿真结果
1 引言
为顺应现代通信、雷达、定位、电子对抗等领域对天线小型化的迫切需求，使天线与设备大小协调，小型化高性能微带天线的研究和开发日益成为国内外研究的热点。很多小型化、高增益、宽带宽的微带天已被提出。其中，在贴片表面加载槽缝的微带天线以其简单易行以及形式变化多样倍受研究者的青睐。当在贴片表面开不同形式的槽或细缝时,切断了原先的表面电流路径,使电流绕槽边曲折流过而路径变长,在天线等效电路中相当于引入了级联电感。由于槽很窄,它可模拟为在贴片中插入一无限薄的横向磁壁。从而加大了天线有效辐射部分的相对电尺寸。
但是缝隙的尺寸（长、宽）和加载位置对天线性能的影响是十分复杂的。一般来说，缝隙越长或越宽可使谐振频率点越低，即贴片尺寸就越小。而与此同时，天线的其他性能也受到影响，这主要体现在带宽变窄、增益降低、阻抗与圆极化性能调谐困难等，需要折衷协调，或附加其他改进办法。
2 天线设计与数值结果
天线结构如图1所示，在贴片周边开四个长度相等的槽，中心槽则为获得圆极化而设[2]。采用正方形贴片和介质基片，介质介电常数为9.9，边长35mm，用同轴线馈电于贴片对角线上。这里采用CST Microwave Studio软件对该天线进行三维全波分析。从数值结果可看出，贴片边长L(12.7mm)与缝宽Ws (1mm)不变，随着槽长Ls由4mm增加到8mm，天线的谐振频率降低了10.6%。增益由2.5dB下降至2.4dB，3dB波瓣宽度由180°逐渐减小为112°，轴比小于3dB。见表1与图2。
(a)俯视图 (b)侧视图
图1圆极化缝隙加载微带天线仿真模型
表1 槽长对天线辐射的影响
槽长Ls/mm
槽宽Ws
/mm
贴片
边长
L/mm
增益
/dB
谐振频率/GHz
VSWR
4
1
25.4
2.5
1.645
1.15
6
1
25.4
2.46
1.575
1.1
7
1
25.4
2.43
1.522
1.73
8
1
25.4
2.4
1.472
1.59
(a)不同缝长的回波损耗比
(b) 不同缝长的增益比较
图2 不同缝隙长度的天线仿真结果