一种小型化的负介电常数零阶谐振天线
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为了进一步证实以上仿真、等效电路模型的有效性，我们加工了该天线的实物（如图4所示），并对天线的性能进行了相关测试。首先，利用AV3618网络分析仪对天线的反射系数（S11）进行了测试。图5中的测试结果显示，天线的零阶谐振工作频点在1.9228GHz，并且反射系数也在-10dB以下，显示了天线在该频点的良好匹配。然后，我们利用基于AgilentEB362CPNA网络分析仪和SATIMO测试系统的微波暗室进行方向图测试，其测试结果亦示于图6。测试结果表明：在远场Z-X面上，天线的方向图基本上趋于全向性，基本与仿真结果相符。该具有全向辐射特性的小型化、低剖面天线极其有利于运用在一些短距离控制系统或者家庭安全系统中。值得一提的是，测试结果与仿真结果发生了0.73%的频点飘移和0.31dB的增益降低，其原因主要是由于加工误差和实验测试环境所致。
（a）（b）
图6天线仿真和测试的增益方向图（分别对应各自中心工作频点1.9090GHz和1.9228GHz）；（a）在Z-Y面，（b）在Z-X面
表1寄生贴片宽度天线性能的影响
寄生贴片宽度W4 (mm) | 零阶谐振频率(GHz) | 对应电 尺寸(λ0×λ0×λ0) | 峰值 增益 (dBi) |
2 | 1.9090(S) 1.9228(M) | 0.1028×0.1028×0.00509(S) 0.1036×0.1036×0.00513(M) | -7.32(S) -7.63(M) |
4 | 1.5324 | 0.0825×0.0825×0.00409 | -9.4358 |
6 | 1.2989 | 0.0699×0.0699×0.00346 | -10.90 |
12.06 | 0.9807 | 0.0528×0.0528×0.00262 | -11.58 |
最后，我们在寄生贴片的宽度（W4）对天线性能影响的方面进行了仿真研究和对比，其结果总结在表1中。当W4增加时，对应的虚拟地电容也相应增加，从而导致天线的零阶谐振频率降低，同时也导致天线的匹配逐渐恶化（该结果也示于图5）。这样的话，我们要实现天线其它频点的工作，还需要调节天线的匹配。从总体上来看，整个天线对应的总体电尺寸也相应地减小，同时也导致天线的Q值增大，对应的峰值增益逐渐降低。可见，我们可以通过调节寄生贴片的宽度，来实现该天线在0.9807GHz-1.9090GHz整个频段范围的某个零阶谐振工作频点的工作。
3总结
本文介绍了一种通过加载寄生贴片，使得基于特异材料传输线天线小型化的方法。并通过较为数字仿真和实验验证，证实了该方法的有效性。最终设计出了电尺寸仅为0.0528λ0×0.0528λ0×0.00262λ0，增益为-11.58dBi的负介电常数零阶谐振天线。该工作为以后工程上设计不同尺寸要求、性能指标要求的基于特异材料传输线的小型化天线提供了一定的参考。
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