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互联网中有别于lpda的带差分馈入的宽带布丁天线

2021-1-7 14:49:41 2237

0 带差分馈入的宽带布丁天线 ieee 电脑设计与测试 2014.1 2021-1-7 ******************************** 互联网中有别于lpda的微小型物理结构天线，增强了数据的通讯交通能力和协调性，带差分馈入的宽带布丁天线 ********************************* 介绍了一种新颖的馈入技巧目的是增加一个布丁天线的带宽。使用两个180度差相激励圆锥探针，可以很大地增强一个布丁天线的带宽。基于提议的差分圆锥探针（DCP）馈入，设计了一个方形的布丁天线，有104%的阻抗带宽给VSWR<2:1.一致性的增益和图案带宽保持了超过60%。提议的馈入还增强了机械稳定性，并使能了更好的再现能力，当于其它宽带布丁比较时。设计的天线的性能通过有线集成和有线元素方法比较来验证。 1.介绍布丁天线广泛使用是由于它们优秀的性能，体积小，低制造成本，和简单直接的单晶片集成。可是，它们固有窄带宽的很小百分比的次数倍，其禁止了它们的许多应用。在过去的二十年里，提议了几种方式来增强一个布丁天线的带宽.例如，例如U槽和E形布丁及L/T探针馈入布丁显示出增加带宽从20%到40%的范围。常常使用的技巧来增加标称带宽对天线的再现能力和结构刚度会有负面影响。过去的数年里虽然揭示了几种新的带宽增强方法，包括使用垂直的馈入板来达到一个74%的阻抗带宽，它们还是承受着相同的问题。为了解释上述问题并且进一步增加带宽，一种新颖的馈入方法进行了考察。差分圆锥性探针（DCP）馈入用于容感性耦合到布丁，并且同时牢牢地支撑着它的结构。图案一致性和交差极化性巨大地得到了改善，由于馈入本身减少了较高次倍的模式激励。这里演示了一种天线具有一个104%的阻抗带宽，有一个104%的阻抗带宽同时的辐射图形一致性超过60%。交差极性化水平保持在-50dB之下。 2.差分圆锥探针馈入布丁天线如图1所示，通过使用DCP实现一个布丁带宽的增加。由两个固体圆柱支撑一个带基层的40毫米（mm）（0.42拉姆达）X 40mm（0.42拉姆达）方形布丁。位于布丁之下大约10mm（0.1拉姆达）放置了一个较厚基层的有限大小的地平面。DCP馈入稳固地连接补丁的集层至底平面，并且提供必要的激励。两个50欧姆SMA发射器连接到圆柱的中心，通过使用过渡孔到地平面基层。圆柱的顶表面没有和布丁有直接的电气接触，而是经电容耦合大辐射器。注意探针的电感由于它们的厚度很小。耦合电容和探针电感使能了第二次共振，当其适当调谐时，可以使阻抗带宽非常的大。 3.天线性能使用商用的有限集成技术码CST来设计天线。这次天线的性能由有限元件方式码HFSS来验证。VSWR和输入阻抗如图2.所示。可见，实现了104%的阻抗带宽给VSWR<=2(图2.)从1.4GHz到4.45GHz.从图2.（b），我们可以注意到输入阻抗的变化非常小。电阻从25欧姆到63欧姆之间变化，而电抗在-10欧姆和23欧姆整个阻抗带宽内变化。与普通布丁比较，输入电阻和电抗的小量变化是由于第二次共振，如前回所探讨。天线的增益绘制在图2（a）,并且它从2.1GHz到3.9GHz（CST）在6.1dBi和9.1dBi之间变化，相应地，以及从2.2GHz到4.1GHz（HFSS）在5.8dBi到8.8dBi. 虽然与阻抗带宽相比更小，这个增益/VSWR带宽对于这种天线类型和要求应用的范围还是好的。如图3所示，对于点：2.1,2.7,3.3，和3.9（G赫兹（GHz））,布丁的远场图案。当两个圆柱探针以一个180度的相差来激励，布丁的较高模式和探针辐射器相互抵消。这就是为什么这些绘图显示了非常好的图案一致性. 交叉极化低于-50dB，为了清晰度不包括在内。在较高的频段（>3.9GHz）, E平面侧叶开始显示并且主导随着频率保持增加。在地平线内这个不要的边叶是由于从两个辐射边缘（槽）形成的阵列系数。随频率增加，两个辐射边缘之间的电气距离也有增加。当这个距离大于0.5拉姆达时，阵列系数边叶显出，并且歪曲了辐射图案。如图4.所示3dB的线束宽度，在E平面在50.3度和66.8度之间变化，及在H平面在74.7度到81.5度之间变化。如图1,2,3所示，CST结果与HFSS结果进行了很好的比较，所以验证了我们的探索。为了进一步有效化我们的结果，使用了参照的测量，并且与我们的仿真进行了比较。如图5所示，获得了很好的一致性。 4. 总结演示了一种参照为差分圆锥探针的一种新颖的宽带天线馈入技巧. 获得了104%阻抗带宽和一个60%的增益带宽。开发的馈入还在机械上稳定了布丁，并且使能来更方便更可靠的制造和组装。使用CST和HFSS验证了宽带性能。 5. 参照图1. 天线的几何图（a）侧视图，（b）顶视图，（c）三维视图图2. VSWR，增益和输入阻抗（a）VSWR和增益，（b）输入阻抗图3. 天线远场图案（a，b，c，d）双极 f= 2.1GHz，2.1GHz，3.3GHz，和3.9GHz 图4. 3分贝（dB）束宽图5. 有效基于参照 ieee电脑设计与测试 2014.1 2021-1-7 0
2021-1-7 14:49:41　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 空间互联网天线设计 2316 • 能源互联网是什么？通俗的解释能源互联网 2731 • 工业互联网 2878 • 什么是产业互联网？ 3677 • 工业互联网 3310 • 技术与互联网+ 4219 • 硬件与互联网连接 3473 • 你家的宽带是怎么连到互联网的？（PPPoE） 2873 • 互联网广告 DSP 4618 • 为了有别于Model 3 特斯拉为旧车型提升加速 674