一種小型化的負(fù)介電常數(shù)零階諧振天線

為了進(jìn)一步證實(shí)以上仿真、等效電路模型的有效性，我們加工了該天線的實(shí)物（如圖4所示），并對(duì)天線的性能進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。首先，利用AV3618網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)天線的反射系數(shù)（S11）進(jìn)行了測(cè)試。圖5中的測(cè)試結(jié)果顯示，天線的零階諧振工作頻點(diǎn)在1.9228GHz，并且反射系數(shù)也在-10dB以下，顯示了天線在該頻點(diǎn)的良好匹配。然后，我們利用基于AgilentEB362CPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀和SATIMO測(cè)試系統(tǒng)的微波暗室進(jìn)行方向圖測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果亦示于圖6。測(cè)試結(jié)果表明：在遠(yuǎn)場(chǎng)Z-X面上，天線的方向圖基本上趨于全向性，基本與仿真結(jié)果相符。該具有全向輻射特性的小型化、低剖面天線極其有利于運(yùn)用在一些短距離控制系統(tǒng)或者家庭安全系統(tǒng)中。值得一提的是，測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果發(fā)生了0.73%的頻點(diǎn)飄移和0.31dB的增益降低，其原因主要是由于加工誤差和實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境所致。

（a）（b）

圖6天線仿真和測(cè)試的增益方向圖（分別對(duì)應(yīng)各自中心工作頻點(diǎn)1.9090GHz和1.9228GHz）；（a）在Z-Y面，（b）在Z-X面

表1寄生貼片寬度天線性能的影響

最后，我們?cè)诩纳N片的寬度（W4）對(duì)天線性能影響的方面進(jìn)行了仿真研究和對(duì)比，其結(jié)果總結(jié)在表1中。當(dāng)W4增加時(shí)，對(duì)應(yīng)的虛擬地電容也相應(yīng)增加，從而導(dǎo)致天線的零階諧振頻率降低，同時(shí)也導(dǎo)致天線的匹配逐漸惡化（該結(jié)果也示于圖5）。這樣的話，我們要實(shí)現(xiàn)天線其它頻點(diǎn)的工作，還需要調(diào)節(jié)天線的匹配。從總體上來(lái)看，整個(gè)天線對(duì)應(yīng)的總體電尺寸也相應(yīng)地減小，同時(shí)也導(dǎo)致天線的Q值增大，對(duì)應(yīng)的峰值增益逐漸降低。可見(jiàn)，我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)寄生貼片的寬度，來(lái)實(shí)現(xiàn)該天線在0.9807GHz-1.9090GHz整個(gè)頻段范圍的某個(gè)零階諧振工作頻點(diǎn)的工作。

3總結(jié)

本文介紹了一種通過(guò)加載寄生貼片，使得基于特異材料傳輸線天線小型化的方法。并通過(guò)較為數(shù)字仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證實(shí)了該方法的有效性。最終設(shè)計(jì)出了電尺寸僅為0.0528λ0×0.0528λ0×0.00262λ0，增益為-11.58dBi的負(fù)介電常數(shù)零階諧振天線。該工作為以后工程上設(shè)計(jì)不同尺寸要求、性能指標(biāo)要求的基于特異材料傳輸線的小型化天線提供了一定的參考。