AMPS频段低剖面宽带微带天线的设计

图4新型低剖面宽带天线实物图

图5传统E形和新型E形宽带天线的驻波特性

3数值仿真与测试结果

在电磁仿真软件HFSS的优化结果的基础上，制作了天线样品。图4为天线样品的实物照片。图5所示的驻波曲线分别是普通E形贴片微带天线(∆=1.2cm)，新型低剖面宽带E形贴片微带天线(∆=1.2cm)的仿真结果以及新型低剖面宽带E形贴片微带天线的实测结果。从图中可以看出，通过引入分布式LC电路，产生了一个与原普通E形贴片微带天线谐振频率靠近的另一个新的谐振频率，从而大大地展宽了天线的带宽。新型低剖面宽带E形贴片微带天线的实测结果和仿真结果基本吻合，在820MHz到900MHz的频段内驻波系数均小于2，表明该天线具有9%的阻抗带宽。图6所示的是该新型低剖面宽带E形贴片微带天线的输入阻抗在Smith圆图上的位置。与图2中的曲线相比可以看出，通过引入该分布式LC电路，输入阻抗曲线在Smith圆图上明显往上偏移，输入阻抗的感性分量得到了有效补偿，并且产生了新的谐振点。

图7所示的是天线在860MHz处E面和H面内的仿真和实测方向图。通过比较容易看出，实际测得的E面和H面内的主极化方向图和仿真结果吻合得较好。同时可以看出，尽管地板尺寸与贴片尺寸相当，但由于四周外壁的引入，使得该天线仍然具有较好的前后比（约12dB）。仿真得到的增益和通过对比法测得的实测增益均达7dBi，表明本文所提出的设计方法不会带来增益的下降。

图6新型低剖面宽带天线的输入阻抗

(a)新型低剖面宽带天线E面仿真和实测方向图

(b)新型低剖面宽带天线H面仿真和实测方向图

图7

4结论

基于传统E形贴片微带天线，提出了一种新的低剖面宽带微带天线的设计方法。仿真结果和实测结果均显示，该天线中引入的LC谐振电路，不仅可以有效地拓宽天线工作频带，而且可以大大地降低天线的剖面高度，适于在小型宽带通信系统中应用。空气层厚度仅为0.0344λ0，天线总的高度仅为0.043λ0，远小于国内外文献中报道的同类天线的纵向高度。