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    懷舊案例:一種基于FDTD分析的多頻帶單極天線
    日期: 2013-8-7 瀏覽: 1952

    一種基于FDTD分析的多頻帶單極天線

    時間:2010-04-28 13:09:36 來源:現代電子技術 作者:許鴻君

    天線中主輻射單元的結構尺寸對天線回波損耗的影響如圖3所示。圖3(a)顯示,長輻射分枝的長度L2越長,900 MHz工作頻帶的中心頻率下移,工作帶寬變窄,同時1 800 MHz的工作頻率也變低,導致帶寬變寬;圖3(b)顯示,調整短輻射分枝的長度L1,對900 MHz的工作頻帶基本無影響,而1 800 MHz的工作頻帶下限變低,加寬了工作帶寬。通過軟件優化,獲得了最佳的結構尺寸,可滿足天線的設計要求。

     201388112425777.jpg

     

    2 數據仿真和試驗結果
       
    通過上述仿真分析,在保證天線輸入端的S11參數小于-10 dB,最終確定了天線的結構尺寸,其中L1=213 mm,L2=1875 mm,L3=22 mm。根據優化后的天線結構,制作了試驗天線,見圖4。利用Agilent矢量網絡分析儀E5701B(頻率范圍300 kHz6 GHz)對天線特性進行了測量,天線S11的實際測量頻率范圍是0525 GHz。圖5給出了天線S11的測量結果和仿真結果。從仿真數據可以得到,天線在低頻帶的工作頻率為863973 MHz,高頻帶的工作頻率為1 6902 100 MHz;而實際制作的試驗天線在低頻段的工作頻率為888990 MHz,比GSM900(890960 MHz)的工作頻帶略寬,高頻段工作頻頻率1672 200 MHz,覆蓋了DCSPCSTD-SCDMA(1 7102 025 MHz)的所有工作頻帶。同時,從圖中可以看出,實際的測試結果與仿真的數據相比,實際制作的天線在GSM900比較吻合;在DCSPCSTD-SCDMA高頻帶,測量數據與仿真數據略有一定偏差,試驗天線在1 860 MHz有一個諧振點,此外寄生輻射分枝的諧振頻率相對變高。

    201388112738842.jpg

    6比較了天線仿真方向圖和試驗天線的測試方向圖。由仿真天線方向圖可知,天線方向圖與典型的單極天線方向圖非常接近,垂直平面內的輻射方向圖具有比較好的全向性能,同時工作頻率的提高,使水平方向圖中波瓣增加,但垂直平面內仍保持較好的全向特性。比較仿真的方向圖和實際測試的方向圖,由于測試數據的波動,導致兩者形狀差別很大,但實測方向圖與仿真數據相比在幅度上基本一致。

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    3 結語
       
    提出的多頻帶單極天線采用一開槽的輻射片和耦合饋電的寄生輻射分枝,使得在8882 200 MHz的頻帶范圍內能獲得多個諧振頻率,因此設計天線能夠滿足GSM900DCSl800PCSl900TD-SCDMA雙模移動通信終端對天線的要求。采用經過仿真優化后的天線結構制作的試驗天線,其回波損耗能滿足設計要求,并與軟件仿真結果相一致。
       
    本文提出的多頻帶單極天線,其高度很低,但與地平面的距離還有縮小空間,可進一步研究距離縮短導致帶寬變窄的改善措施,同時,考慮未來通信可能使用2324 GHz頻段,可繼續研究具有更寬帶寬的單極天線。

     

     

     

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