一種高性能的微帶全向天線設(shè)計與分析

圖8 天線阻抗虛部隨頻率變化曲線

圖9 頂未加載后不同W值對應(yīng)的天線S11

　　天線頂端加載λg／4短路匹配枝節(jié)后，天線上的電流分布隨之發(fā)生變化。當(dāng)波傳到天線頂端經(jīng)過λg／4單元時，產(chǎn)生90°相移，經(jīng)過短路點時，產(chǎn)生180°相移，再經(jīng)過λg／4地面時，又產(chǎn)生90°相移。電流經(jīng)過短路匹配枝節(jié)后，產(chǎn)生了360°的相移。經(jīng)過移相后的電流就同原來的激勵電流具有相同的相位，從而對天線起到電流補償?shù)淖饔?，保持了天線上電流的平衡。

　　天線的實物如圖10所示。天線采用厚度為1.5 mm，相對介電常數(shù)為2.65的介質(zhì)板，底部采用50 ΩSMA接頭饋電。在實際制作中，天線陣子長度要略小于仿真長度，這是由于材料的損耗引起的。一般而言，天線梯形地面的底邊長λg／2，矩形貼片的長略小于梯形地面的短邊長。頂端的λg／4匹配枝節(jié)的長度也要略小于天線工作波長的1／4。

圖10 天線的實物

　　表1和圖11分別給出了兩副天線實測增益和S11的對比?？梢钥闯?，天線頂端加載短路匹配后，天線的增益提高了1～1.3 dBi。這是因為，頂端加載短路匹配枝節(jié)后，改善了天線的阻抗匹配性能，提高了天線的輻射效率，減小了天線上能量的反射，使得每個微帶單元上所得到的輻射功率最大，充分利用了天線的口徑效率，從而提高了天線的增益。

圖11 頂端加載和頂端無加載天線實際測量

　　3 結(jié)束語

　　兩副天線的CST仿真結(jié)果和實測結(jié)果基本吻合。實際測試結(jié)果與仿真結(jié)果對比后發(fā)現(xiàn)，天線的實測增益均略高于由仿真軟件得到的增益，這主要是由于大地對天線的影響造成的。在天線頂端加載λg／4短路匹配枝節(jié)后，進一步降低了天線的VSWR，提高了增益。天線實物采用7節(jié)微帶單元級聯(lián)，總高度25 cm。實測平均增益達9 dBi，如果要獲得更高增益，可以在此基礎(chǔ)上采用更多的微帶單元進行級聯(lián)，是一種高性價比的微帶高增益全向天線。