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基于左手介质的小型微带天线

作者:时间:2009-08-11来源:网络收藏

这表明在基板中加载左手材料后,利用左手的后向波特性进行小型化设计是可行的。加载左手传输线模型如图3(a)所示,为减小影响,左手介质填充在贴片下方的基板中间,两端留有一定的空隙,这种基板被称为是“DPS―DNG-DPS”基板,(double positive medium,简记为DPS;double negative metama―terial,简记为DNG),这种情况下,贴片可以用图4所示的传输线模型来模拟,中间是左手传输线,两端和传统的微带天线一样,可以用右手传输线来代替。
在传输线模型中,LR代表两端加载了右手介质的贴片长度,LL代表中间加载了左手介质的贴片长度,G代表微带线边缘的辐射导纳,C是边缘电容,YR代表等效右手传输线的特性导纳,YL代表等效左手传输线的特性导纳。
由图5(a)还可以看出,左手微带天线在中心频率附近发生了两次谐振,可以认为一次是天线本身的,一次是左手材料发生的谐振,当两个谐振频率靠得很近时,就大大增加了天线的带宽。

将加载左手材料的微带天线和普通微带天线对比,在10.5GHz的中心频率上,当基板介电常数为2.2时,普通微带天线的纵向尺寸约为半个波长,也就是9.6mm,相对带宽约为7%左右,最大增益8dB左右。仿真结果表明,基板中加载左手介质后,微带天线的纵向尺寸仅为4.06mm,约为O.2lλ,带宽为12.3l%,最大增益约为3.4dB。可见,左手材料的后相波特性可以将微带天线的尺寸大大减小,并且带宽会增大,但是增益会变小。增益的下降可能是由于加载了左手介质,天线介质基板的损耗变大引起的。

3 结论
本文设计了频带宽、电尺寸小的圆环形左手材料,再将它加载到微带天线的基板中,利用左手材料的后向波效应减小微带天线的纵向尺寸。结果表明,天线的纵向尺寸减小了42.29%,突破了传统微带天线的半波长设计要求的限制。并且由于左手材料在天线中心频率附近发生了谐振,使得天线的相对带宽增加了5.31%。结果还表明,加载左手材料后天线基板中的损耗变大,使得天线的增益有所下降。研究表明微带天线的这种小型化技术是可行的,可以进行进一步的研究和应用。

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关键词: 介质 微带天线

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