基于数据传输的小型天线系统研究

华东师范大学
图1中，金属棒的半径为8 mm；介质层的厚度为1．6 mm，半径为140 mm；贴片的半径直接选择允许的最大尺寸50 mm；馈线的孔径为O．5 mm；接收天线与发射天线间的间距为5 mm。这里使用两个短路针加载在馈点附近，尽量靠近中心原点，最后确定的孔径大小为1 mm，高度为1．6 mm。

2天线系统的仿真结果
采用HFSS对系统进行仿真，经过多次对于短路针位置以及尺寸的尝试，最终在263 MHz左右出现了比较满意的结果，微带天线的S11达到了-17 dB，如图2所示。

图3是整个天线系统的传输特性曲线，即S21参数。发射天线的辐射方向图如图4所示。

3 结果分析
设计过程中发现，短路针的位置和尺寸对于结果影响很大。研究结果表明，加载短路针可以有效减低天线的工作频率。本文尝试了很多次后，大致总结的规律如下：如果固定短路针的位置，则短路针的尺寸(这里主要是孔径的大小)越小，频率下降得越多；如果固定短路针的孔径大小，则短路针越是靠近馈点或是中心时，频率下降得越多；相反越是远离中心，频率下降的幅度也越小。由辐射方向图可以发现，微带天线的中间被一个导体金属棒打穿，因此该位置的辐射能量为0，原来辐射能量强的地方由于受到金属棒的影响，被“挤”向两端，成为两个椭球的形状，提高了方向性。由S21传输参数图可以发现，频率在265 MHz左右时，衰减大约是-9.5dB(插入损耗)，在该频率范围内可以进行能量的传输。