文摘
低成本、easy-to-fabricate、宽带和高增益双极化天线采用创新型微带槽贴片天线元素是设计和制造。天线的设计参数进行了优化使用商业软件(微波办公室和Zeland IE3D)合适参数和辐射模式。最后,仿真实验的结果进行了对比,一个好的协议。天线的带宽大约14% (5.15 -5.9 GHz)涵盖全球微波接入(WiMAX) / 5.8的互操作性。它也有26 dBi的峰值增益偏振和高两个端口之间的隔离在一个宽的带宽。
1。介绍
最近,微带贴片天线是一种最常用的天线类型由于许多优点,如重量轻、制造成本低、平面配置和能力与微波集成电路集成。因此,贴片天线是非常适合各种应用,如无线通信系统、移动电话、卫星通信系统、雷达系统(1- - - - - -6]。他们发现由于其固有的特性对应用于宽带网络的吸引力。WiMAX是一个基于标准的无线宽带网络技术提供高数据率通信通过使用低成本的设备。这个网络的接入点通常由大型物理间距。因此,必要的高增益天线来执行长途传输功率较低。WiMAX有三个频段分配叫做低波段(2.5 GHz 2.8 GHz),中间带(3.2 GHz 3.8 GHz),和高乐队(5.2 GHz 5.8 GHz)。在这部作品中,低成本的微带缝隙阵列天线()设计、模拟和制造操作频带的5.15 GHz 5.9 GHz。在每个天线元素,两个矩形槽用于耦合微带线辐射贴片。这种天线具有较高的两个端口之间的隔离在一个宽的带宽超过14%。此外,这个高增益(25.5 dBi)阵列天线与最小双极化半功率波束宽度(HPBW)(垂直:7°;水平:6°)。阻抗特性、辐射模式,回波损耗,和两个端口之间的隔离设计阵列进行了分析,模拟,优化使用微波办公室和Zeland IE3D软件。同时,,相比,辐射测量模式和模拟的。
2。配置元素的天线
微带贴片天线可以通过不同类型的兴奋。为了达到所需的WiMAX天线的性能,使用一个孔径耦合饲料因其优良的特性,如宽操作带宽和屏蔽辐射的补丁。此外,一个孔径耦合提要收益更好的增益和辐射模式为无线应用程序(双极化天线的目的7- - - - - -12]。一个爆炸视图的双极化微带天线和孔径的简化等效电路模型耦合微带天线在图所示1。天线由只有一个衬底介电常数(罗杰斯TMM 4),提高带宽的空气层,和一个雷达天线罩。天线的输入阻抗的中心位置是由(13,14] 在哪里补丁导纳和吗孔径导纳(图1 (b))。,,微带线参数方程。的耦合微带线的补丁是描述一个变压器14]。振子天线的尺寸如槽、喂线,圆片,和它们之间的空间优化使用IE3D达到最好的辐射特性,广泛的阻抗带宽和高两个端口之间的隔离。优化的元素与11.89毫米圆形贴片天线半径定位Rohacell底部的一面。此外,两个50欧姆微带饲料线(毫米,毫米,毫米)在底部一侧的衬底(罗杰斯TMM 4毫米,)是电磁耦合的圆片通过两个矩形槽常见的地平面的光阑。如图2叶,为了减少天线,金属板位于天线,例如,22毫米从底部的天线结构。此外,图3(一个)显示了两个港口(模拟回波损耗和天线和图)与频率为一个元素3 (b)显示了一个元素模拟增益与频率。如图3在所需的带宽(5.1 - -5.9)回波损耗对偏振是超过15分贝和两个端口之间的隔离()比35分贝。
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3所示。阵列天线
获得所需的辐射模式特征,一个平面微带缝隙阵列天线设计(图2(一个))。底部的底物包括喂养网络旨在给予每个元素(图的振幅和相位2 (b))。此外,通过使用丁字路口设计和一个四分之一波长匹配变压器(图2 (c)),饲料匹配到50欧姆饲料线(15,16]。提供一个匹配,变压器特性阻抗应该是,在那里是输入传输线的特性阻抗和天线的输入阻抗。变压器通常所需的另一个传输线特性阻抗(图2 (d))。元素之间的空间设置在50 mm更好的辐射特性。模拟和测量回波损耗()和隔离()双极化微带贴片槽阵列天线中所示数据3 (c)和3 (d)。此外,金属板的阵列天线降低了前后的比率−20 dB,可以看到在图4。同样,不同频率的阵列天线的增益是显示在图5。此外,模拟和测量和平面阵列天线的远场辐射模式的中心频率数据所示6和7。最后,所有重要的参数,比如天线尺寸,其增益、波束宽度、旁瓣水平,前后比表进行了总结1。
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4所示。结论
本文报告了低成本的设计高增益双极化贴片阵列天线的WiMAX应用5.15 - -5.9 GHz频段。天线的带宽大约14%,26 dBi的峰值增益偏振。设计已经达到使用商业软件包心田;微波办公室和Zeland IE3D。设计过程,旨在最好返回损失和优良的品质在假定频段辐射特性。设计天线的阻抗带宽大约14%的峰值增益约26 dBi偏振。这种性能已被实验证实。