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小型共面波导馈电的超宽带天线设计

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3  结果与讨论

天线的测量使用了安捷伦公司的矢量网络分析仪,型号为N5230A。图3为电压驻波比(VSWR)的测量与仿真结果对比图,这两个结果吻合的很好,高频部分的不吻合是由于SMA头的影响造成的。很明显,仿真结果和测量结果的第一个谐振频率均在3.3 GHz左右,表明我们期望的通过延长电流路径来减小第一谐振频率的目的得到实现。图4是天线在不同频率的仿真电流路径图。在3GHz时,天线上的大部分电流都是流向了右端的附加臂上,左边只有少量的电流分布,天线开槽的附近也分布了大量电流,而地板上的电流大部分都分布在右边的地板上,左边地板除了底部位置几乎没有多少电流分布。这与我们期望的通过在天线一端开槽并附加一个L形导体带来延长低频时的电流路径吻合。实现了在不增加天线整体尺寸的条件下,将天线的第一个谐振频率降低至接近3.1 GHz的目的。随着频率的增加,天线左部和左边地板的电流逐渐增加,同时天线右端臂上和右边地板的电流逐渐减少。如图3(c)示,当频率为10 GHz时,天线上的大部分电流均分布在天线左部,右部只有开槽处有较多的电流分布。地板上也是如此,大部分电流均分布在左边地板上,右边地板仅有少量电流分布。值得注意的是,沿天线开槽处的电流分布并不随着频率的增加发生很大的变化,一直都较多。可见该槽对小型化超宽带天线的实现有很重要的作用。

 

图3  天线电压驻波比图

(a)3GHz

(b)5GHz

(c)7GHz

(d)10GHz

图4  天线电流分布图

 

(a)3.1 GHz

(b)6.0 GHz

(c)9.0GHz

图5  归一化H面(XOZ面)辐射方向图

 

图6  天线增益图

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