带空气层的宽带微带天线的分析与设计

由图2和图3中可以看出，在时，天线的工作频率为2.97GHz-3.94GHz，其相对带宽达到了28.12%，满足了天线宽频工作的要求。

从天线方向图（E面为蓝色，H面为红色）可以看出，当天线谐振频率为3.1GHz时，天线的主辐射方向为，此时天线的增益为9.280dB，天线的后向辐射较小（-6.981dB），其前后比约为16.261dB。

在天线工作频段内，当频率分别为3.0GHz、3.7gGHz和3.9GHz时，天线辐射方向图与谐振频率处的基本一致，说明天线在整个工作频段内具有良好的辐射特性。

由于天线接地板尺寸有限，不满足可以视为无限大的条件，故天线存在后向辐射。在天线所占用的空间要求不严格的情况下，可以通过采用适当增大接地板尺寸的方法来降低天线的后向辐射。

为了说明所设计的天线性能的优越性，我们将其与普通单层微带天线进行了对比。对普通单层微带天线进行了仿真，其回损图、驻波比图及谐振频率点的辐射方向图如下：

图8普通天线回波损耗仿真图

图9普通天线驻波比仿真图

图10普通天线辐射方向图（）

图11天线辐射方向图（）

从图8和图9可以看出，普通单层微带天线的工作频段分别为2.92～０3.24GHz和3.46～3.88GHz，其相对带宽为10.39%和11.44%，天线在3.25～3.45GHz频段内的阻抗匹配欠佳。可见，采用带空气层的双层微带天线有效地改善了天线的阻抗匹配，天线的工作带宽明显大于普通单层微带天线的带宽。从图10和图11可知，普通微带天线的辐射特性与带空气层的微带天线的辐射特性基本相同。

通过以上分析我们可以得出，带空气层的微带天线整体性能良好。该天线在保证宽带工作的同时，天线具有很高的增益，且其后向辐射很低。

4结语

本文采用带空气层的微带天线来实现了天线的宽频工作特性，并将该天线与普通单层微带天线进行了仿真分析对比。通过仿真结果分析表明，天线在保证宽带工作的前提下，天线在整个工作频段内的辐射特性良好。此外，所设计的天线结构简单，方便制作，在一定程度上减轻了天线的重量，从而节约了天线成本，在天线工程中具有良好的应用前景。