小型矩形微帶貼片天線的理論分析

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第28卷第2期大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)V0-_28．No22002年5月JournalofDalianMaritimeUniversityMay．2002文章編號(hào)：1006，7736(2002】02—006603小型矩形微帶貼片天線的理論分析欒秀珍，譚克俊，邰佑誠(chéng)(大連海事大學(xué)信息I程學(xué)院，遼寧大連116026)摘要：用未加載微帶天線的(0，0)模分析了含短路針的矩形微帶貼片天線，推導(dǎo)了輸人阻抗的計(jì)算公式，給出了計(jì)算結(jié)果結(jié)果表明，利用該法可以很好地解釋短路針加載貼片天線降低未加載微帶天線最低工作頻率的現(xiàn)象，為這種小型微帶天線的設(shè)計(jì)及應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)關(guān)

2、鍵詞：微帶天線；輸人阻抗；貼片；短路針中圖分類號(hào)：TN8286文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A參數(shù)——輸人阻抗并沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)討論．本文利0引言用未加載貼片天線的(0，0)模推導(dǎo)了含短路針矩目前，在許多應(yīng)用場(chǎng)臺(tái)(如移動(dòng)通信手機(jī)中)形微帶貼片天線輸人阻抗的計(jì)算公式，并給出了都需要體積小、重量輕的小型接收天線微帶貼片計(jì)算結(jié)果．結(jié)果表明其諧振特性與文獻(xiàn)[4]中所給天線以其剖面低、重量輕的優(yōu)點(diǎn)而成為人們的首結(jié)果基本吻合．選．但是，這種天線在較低頻率應(yīng)用時(shí)尺寸太大，1理論分析不能滿足實(shí)際要求，從而影響了微帶貼片天線在低頻頻段的應(yīng)用文獻(xiàn)1]首次提出了在微帶貼片圖1所示為含短路針矩形微帶貼片天線的結(jié)天線中加人短路針的方法，該

3、法可以降低未加載構(gòu)示意圖．其中，矩形貼片尺寸為a×b，短路針坐微帶貼片天線的最低工作頻率，從而使天線尺寸大大降低目前該法已經(jīng)成為減少微帶貼片天線尺寸的主要方法，并得到了廣泛的應(yīng)用。．對(duì)于這種天線的理論分析目前主要有傳輸線模型法和基于腔模理論的格林函數(shù)法．在這些方法中，將短路針等效為電感，并與未加載貼片等效的LC諧振電路并聯(lián)然而這種方法并不能很好地解釋加短路針使貼片天線諧振頻率降低的現(xiàn)象．最近，文獻(xiàn)[4：提出了一種全新的分析方法該法基于腔模(．)理論，用未加載貼片天線中的(0，O)模分析含短路圖1含短路針矩形貼片天線針微帶貼片天線．該法可以很好地解釋微帶貼片標(biāo)為(，)，同軸饋電探針坐標(biāo)為(：，

4、)，介天線加短路針后諧振頻率降低的現(xiàn)象，但是文獻(xiàn)質(zhì)基片厚度為d，相對(duì)介電常數(shù)為對(duì)于時(shí)諧[4]只給出了含短路針微帶貼片天線諧振頻率的場(chǎng)，腔體區(qū)域的波動(dòng)方程為計(jì)算方法，而對(duì)于含短路針微帶貼片天線的重要}收稿13期：2001．11-27作者簡(jiǎn)介：欒秀珍(1963)，女．山東青島人，副教授，主要從事微帶天線的研究維普資訊http://www.cqvip.com第2期欒秀珍，等：小型矩形微帶貼片天線的理論分析67(△一點(diǎn))E(，)=J。-兒(，Y)(1)其中，本征函數(shù)其中，=∞由腔的上、下壁為電壁，腔的()：√警c)()側(cè)壁為磁壁的邊界條件可以惟一地確定方程(1)I1i=0的解，其解可用格林函數(shù)表示為

5、l2其他E('r，)：Jc。IdIdyG(，'r)·J(，)：=(nrr／Ⅱ)+(m~r／b)(2)假設(shè)短路針和同軸饋電探針都具有方形橫由算子(一△)的本征函數(shù)和本征值E?截面，且截面積為(i=1，2)，則電流密度=一可將G(∞，，'r)寫成J(，)可表示為cc?：(3)+，∈c．一，*+，：J∈c一一，．rl0其他考慮到短路針與同軸饋電探針之間的耦臺(tái)，將式(8)代八式(6)．并與式(5)比較得可將該結(jié)構(gòu)看成二端口網(wǎng)絡(luò)．兩端口上的電壓、電1==+流滿足。．(．,Ys，△)．{l0V2=：Zlzl2

6、-I++Ziz222·J2㈤Ⅱ6”?’(z，，，△)(9)短路針和同軸饋電探針上的平均電壓V，

7、(=1，2)與平均電場(chǎng)E(i=1，2；J=1，2)之間滿于是，由式(5)可得同軸探針處的輸入阻抗為足以下關(guān)系f0=E¨·d十En·d：：(10)‘)2厶11v：：E2．d+Ed由式(2)可得J針在i針區(qū)域產(chǎn)生的平均電2計(jì)算結(jié)果場(chǎng)E(i：1，2；J：1，2)為利用以上理論計(jì)算了貼片尺寸n×b=18．2一誓+芋+孚．×196(iIlm)的含短路針矩形貼片天線的輸人』az』』-阻抗，結(jié)果如圖2所示由圖可見(jiàn)，天線的諧振頻-一{；。{率與文獻(xiàn)[4所給結(jié)果基本吻合．G(Joy，cr／y)-J，(z)(7)3結(jié)束語(yǔ)將式(3)、(4)代八式(7)，積分得本文利用腔模理論中的(O，o)模推導(dǎo)了含短E面l路針矩

8、形貼片天線輸入阻抗的計(jì)算公式利用該，磊。?！?。tz，．1·(z，M，△．)(81公式，計(jì)算了口×6=182×19．6(mm)時(shí)幾種其中，('r，，△)=天線結(jié)構(gòu)的輸八阻抗．結(jié)果表明，其諧振特性與文獻(xiàn)[4]所給結(jié)果基本吻臺(tái)．另外，該方法可以很容c。s()mn~LX)?s(hin(b壘)n￡口凸’Z易地推廣到含多根短路針的情況．丌△△2口2b維普資訊http://www.cqvip.com大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)第28卷