文摘
传输线模型用于设计corporate-fed多层蝶形领结天线阵列;模拟天线阵列的设计在2.4 GHz的频率产生共鸣,5 GHz,和8个GHz对应于射频识别、无线,雷达的应用程序。本文的贡献包括建模多层蝶形领结天线阵美联储通过光圈使用传输线模型。传输线模型简单、精确,并允许考虑整个几何,天线阵列的电和技术特点。拟议的传输线模型显示其兴趣不同的多层领结天线的设计和预测正确的共振频率不同的应用程序的通信。验证提出的输电线路模型,仿真结果与矩量法获得的。提出了模拟的结果和讨论。使用此传输线方法,谐振频率、输入阻抗、回波损耗可以同时确定。本文报道几个仿真结果,确认开发模型的有效性。结果然后提出和讨论。
1。介绍
微带天线阵列是利用大量的工程应用程序由于其易于生产,低成本、低姿态,重量轻(1,2]。
天线阵列用于扫描波束的天线系统,增加方向性,并执行其他功能将困难与任何单个元素。微带阵列的元素可以通过一行或多行一个提要网络安排。基于他们的喂养方法(3- - - - - -5]数组串馈网络或企业会费网络分类。
企业会费网络一般通用的,因为它提供了设计师更多的自由在控制每个元素的饲料(振幅和相位)。虽然由于辐射而导致性能下降,其结构简单、低成本仍在考虑。这个方法有更多的控制每个元素的饲料,是理想的扫描相控阵列、多波段数组。因此它提供了更好的方向性以及辐射效率和减少光束的频率波动在一个乐队相比串馈数组。企业会费网络用于提供力量的分裂(例如,等)。这是通过使用锥形线或使用四分之一波长阻抗变压器。
摘要传输线模型用于设计企业会费多层天线阵列在2.4 GHz的频率产生共鸣,5 GHz,和8个GHz对应于射频识别、无线网络,和雷达应用程序和补丁选为辐射这些数组元素的蝴蝶结形状。所得仿真结果比较与力矩的方法获得的(妈妈)。
2。传输线模型分析
的首选模型为分析微带贴片天线的传输线模型,空腔模型和全波模型(主要包括积分方程/矩法)。输电线路模型是最简单的,它给身体洞察力,但不太准确。
在这项研究中,六个蝴蝶结微带辐射元素用于设计corporate-fed阵列天线。一个蝴蝶结微带辐射贴片在图所示1可以被看作是一个开放式的输电线路的长度和宽度。
(一)
(b)
3所示。微带Corporated-Feed阵列天线
打印数组被认为是一个使用aperture-coupled蝶形领结微带补丁。aperture-coupled补丁元素(4,6)包含两个底物,地平面。所示的几何为单个aperture-coupled补丁在图2,微带给水管路是印在底部(饲料)衬底,而补丁元素是印在顶部(天线)衬底。给水管路和辐射单元之间的耦合是通过一个小槽下面的地平面的补丁。
拟议的传输线等效电路的蝶形领结天线孔径耦合美联储通过微带线如图3。
在这个等效电路,两个理想变压器是假定槽地平面,双方之间的线。传输和存储的能量这两个变压器的负载电纳。事实上,所有的能量通过槽孔径,并将辐射的补丁。这两个变压器可以确定使用的比率(4]: 在哪里槽的长度。
而第二个转换比率可以近似的表达: 在哪里衬底的厚度,电容计算使用以下方程如(7]:
4所示。结果和讨论
建议的有效性模型强调了通过比较回波损耗的结果,输入阶段,输入天线电压驻波比和输入阻抗轨迹与动量的时刻的方法获得的软件。模拟天线阵列的设计产生共鸣,分别在2.4 GHz频率和8个GHz。
4.1。蝶形领结天线阵在共振频率2.4 GHz操作
提出了阵列的配置如图4由6个相同的蝶形领结补丁元素并行或企业饲料2.4 GHz操作频率。企业饲料有一个输入端口和多个饲料线并联构成输出端口。这些饲料线终止在一个单独的辐射单元,因此传输能量元素。
天线阵设计在衬底相对介电常数2.54、介质厚度1.6毫米,损耗角正切约0019和0.05毫米导体厚度。一个矩形槽和毫米,宽度毫米用于耦合贴片微带线的长度毫米,蚀刻基板上有一个相对介电常数2.54、介质厚度1.6毫米,导体损耗角正切约0.019和0.05毫米厚度。
多层的面具领结天线阵列尺寸如图4。
模拟输入回波损耗的多层蝶形领结天线阵列显示在图2.4 GHz频率5。
反射系数的表示的函数所表现出的共振频率的出现几个共振频率,这是一个多波段天线阵的特征。
结果显示一个谐振模式的出现频率为2.4 GHz和一个好的协议模型和动量的软件。看来−17.52 dB的峰值使用传输线模型与方法提供了一种光转变的时刻−11.24 dB的回波损耗频率2.42 GHz。
时刻的结果,从输电线路模型的输入相位阵列天线的回波损耗图所示6。
从图6,两款车型都有相同的形状和我们很注意阶段是由两个模型在零的共振频率,这意味着一个完美的适应。
阵列天线的阻抗轨迹从1.5到3 GHz史密斯图上说明7。
从图可以看出7这两个模型表示的位置输入阻抗的方式几乎相同;这证明了好两个模型之间的协议。
从图8这两个模型之间,有一个很好的协议;电压驻波比接近统一的水平,这意味着一个好的适应模型线天线阵和精确的传播。
4.2。蝶形领结天线阵在共振频率5 GHz操作
选中的配置如图9,由六个蝴蝶结在共振频率相同的补丁多层操作5 GHz。
天线阵设计在衬底相对介电常数2.54、介质厚度1.6毫米,损耗角正切约0019和0.05毫米导体厚度。一个矩形槽和毫米,宽度毫米用于耦合贴片微带线的长度毫米,蚀刻基板上有一个相对介电常数2.54、介质厚度1.6毫米,导体损耗角正切约0.019和0.05毫米厚度。
多层蝶形领结天线阵列的设计与尺寸在毫米在图表示9。
多层的面具领结天线阵列尺寸如图10。
从图10,天线阵的共振是正确预测的两种模型5 GHz,因此我们注意的峰值−13.54 dB通过传输线模型和−19.6 dB的时刻的方法。
时刻的结果,从输电线路模型的输入相位阵列天线的回波损耗图所示11。
反映阶段由两个模型尽管零转移观察到传输线模型。
多层领结天线阵列的输入阻抗轨迹是史密斯的图说明12。
可以看出两个模型的曲线经过50Ω的轴。模拟电压驻波比在图表示13。
根据图13两个模型之间,有很好的协议(输电线路模型和矩法)。在共振频率电压驻波比接近统一暗示的一个很好的适应网络。
4.3。蝶形领结天线阵在共振频率操作8 GHz
在本节中,其他几何分析使用方法。天线阵由六个蝴蝶结相同的多层补丁,如图148点,旨在运作GHz频率。
天线阵设计在衬底相对介电常数2.54、介质厚度1.6毫米,损耗角正切约0019和0.05毫米导体厚度。一个矩形槽和毫米,宽度毫米用于耦合微带线10毫米长度的补丁,蚀刻基板上有一个相对介电常数2.54、介质厚度1.6毫米,损耗角正切约0019和0.05毫米导体厚度。
图14介绍了面具布局为多层领结天线阵谐振频率8 GHz。
模拟输入回波损耗的多层蝶形领结天线阵列显示在图8 GHz频率15。
从图15,观察到共振天线阵的正确预测到8 GHz的两个模型。它显示的峰值−19.60 dB用传输线模型和12.84 dB的高峰时刻的方法。
时刻的结果,从输电线路模型的输入相位阵列天线的回波损耗图所示16。
如图16,一个好的协议之间的输电线路模型和时刻的方法,仿真结果还表明,两个模型阶段是null。
多层阻抗轨迹的蝶形领结天线阵在史密斯的图说明17。
天线的输入阻抗或计算在7.8 - -8.2 GHz的频率范围。从图可以看出17这两个模型的曲线经过50Ω的轴。
从图18,附近的共振频率对应的电压驻波比接近单位理想的匹配。
更好地说明获得的结果在适应方面,比较结果的回波损耗和传输线模型之间的共振频率(MLT)和矩量法(MoM)总结了表1。
表1显示最大数量的频移是由天线2.4 GHz产生共振频率为2.4 GHz和MLT的2.42 GHz妈妈,转变2.4 GHz的约0.8%。天线的频移显示最低8 GHz,约0%的转变从8 GHz。
返回所有天线阵列所产生的损失,这些都是在大小小于−11分贝,显示良好的阻抗匹配技术已经取得了两个模型。
5。结论
本文三个多层领结天线阵列设计,由6个相同的领结补丁元素并行或企业饲料在2.4 GHz的频率产生共鸣,5 GHz,和8个GHz对应于RFID, WIFI和雷达应用程序使用等效电路。输电线路模型可以成功地用于设计corporate-fed多层领结天线阵列,尽管模型是概念上很简单,它仍然会产生精确的结果在一个相对短的计算时间。拟议的传输线模型显示其兴趣不同的多层领结天线阵列的设计并行饲料,预测正确的共振频率不同的应用程序的通信。获得的结果强调了一个很好的协议之间的输电线路模型和时刻的方法。比较的结果产生的最终模型的方法展示了该模型的有效性。