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随着现代通信技术的发展,对天线的带宽、尺寸、极化、束波方向等诸多特征提出了更高要求,甚至可能超出传统天线的理论极限,对微带天线设计也形成了新的挑战。本论文旨在研究设计宽带小型薄基板微带天线,以适用于室内基站系统。
论文首先回顾了微带天线的电路分析模型和天线性能的影响因素,在此基础上综述了微带天线宽带化的基本理论和多种方法,尤其对介质基板与天线带宽关系作了较了详细的论述。
论文对具有宽带阻抗特性的E形结构天线进行了分析,结果表明,要利用E形结构实现天线的宽带化,必须采用厚基板宽辐射元。基于此,对薄基板上的E形天线特性进行了再分析,发现当采用超宽辐射元时薄基板E形天线仍能实现相邻双谐振特性,达到宽带目的,但此时天线不再具有小型化特点。
考虑到超宽薄基板E形天线对称面的等效开路特性,提出利用减半技术得到薄基板减半E形微带天线。结果表明,减半天线仍具有双谐振宽带特性和较高的辐射效率。但带内高频端辐射场极化与低频端不同,而且带内驻波比仍较高。
基于此,在减半天线馈电侧加共面感应片。结果表明,感应片加载后减半天线的阻抗带宽保持不变,而带内驻波比得到极大改善,同时带内辐射场极化方式也更为接近,带内增益变化平坦。感应片加载后天线仍具有小型化特点。
为进一步拓宽频带,并改善辐射场极化特性,对加载感应片进行了接地。结果表明,感应片接地天线阻抗带宽得到较大幅度提高,相对带宽达到8.6%,基本满足移动通信系统各制式上下行频宽要求。工作频带内极化方式基本一致,带内增益平坦。由于采用的是感应片接地,而非辐射元短接,天线仍保持有较高的辐射率。