文 献 综 述
随着移动通信质量的不断提高,对天线的要求也越来越高。天线在通信系统中的无可替代性使得它一直是移动通信领域研究的热点。采用微带巴伦结构进行平衡馈电的印刷振子天线具有体积小、重量轻、成本低和便于组阵等优点已被广泛地应用于通信领域。
天线辐射单元主要由接地板、对称振子辐射臂、微带巴伦支撑结构以及双倒 L 形耦合馈线组成。 该双极化辐射单元由两个单极化印刷振子垂直交叉组成plusmn; 45°双极化振子[1] ,振子辐射臂与微带巴伦馈线是非共面的,这样可以增加辐射臂的宽度来达到更好的辐射效果。两个单极化振子的辐射臂设计在同一块相对介电常数为4.4 的FR4 介质基板上,介质基板厚度为1 mm,而接地板与微带巴伦馈线的介质板采用的是相对介电常数为3的 Taconic RF-30 ( tm),介质板的厚度为0.76mm,两种介质板表面的覆铜厚度均为0.035 mm。
将辐射单元分成两部分进行设计[2] ,一部分是振子辐射臂,是对称结构,两个极化辐射臂相互正交,辐射臂中间采用挖空的形式; 另一部分是微带巴伦馈电部分[3] ,巴伦结构既起到支撑辐射臂的作用,又实现平衡馈电,由于要把两个单极化印刷振子的微带巴伦正交放置,因此要将两个振子的微带耦合馈线错开,微带巴伦的介质板采用开缝的形式。 振子1的巴伦支撑结构与耦合馈线,介质板采用双面覆铜,正面为耦合馈线,其下端通过接地板上层的微带传输线与同轴线的正极相连,耦合馈线的背面为微带平衡巴伦,其上端通过焊接与辐射臂相连,下端接入接地板下层覆铜区域。
近年来，第三代移动通信网络的建设和运营，以及WLAN等宽带无线网络的广泛应用，对宽频带通信基站天线提出了巨大需求。无线通信的爆炸性增长导致对低成本的需求不断增加。印刷的天线与标准天线相比有许多优点，例如制造成本低，外形低，易于集成单片微波集成电路（MMIC），以及能够安装在平面和刚性的外部[4]。
一种新型印刷微带八木阵列天线可以实现高增益和低背辐射，满足在毫米波频率范围内的各种应用。印刷八木阵列[5]可以实现高前后（F / B）比（高达15 dB）。天线包括一个双偶极准八木天线，由微带到平行带状线馈电，还有一对导向振子。不同于窄带八木偶极子设计，我们用一个双偶极配置来增强工作带宽[6]。 从平行的带状线过渡到微带的双偶极子，是没有任何复杂结构的微带到共面带状线巴伦[7]或微带到槽线转换[8]。我们用在微带下面的截断的地平面反射元件为双偶极子反射器，因此避免了单独的反射器偶极子。该天线制造简单，特别有用对于需要大量的天线的场合，如相控阵系统。八木天线的常规偶极驱动单元被两个不同长度的平行偶极子取代，以实现多重谐振，并且使用小的锥形接地平面来允许灵活地放置一对反射器以有效地反射电磁波。测得的天线带宽为3.48-8.16GHz，反射系数为-10dB，增益为7.4plusmn;0.4dBi[9]。
近年来，随着无线通信技术的迅猛发展以及个人通信需求的增长，原有的射电频谱变得非常拥挤，而超宽带(Ultra Wideband，UWB)技术恰好解决了这一技术难题。超宽带定义为相对带宽大于20％或绝对宽带大于500 MHz的系统。准八木天线由于其方向性强、增益高和宽带宽等特点，在实际的应用中受到越来越广泛的重视。通过增加引向振子的方式来提高天线的增益，但是天线本身结构复杂，带宽达不到超宽带要求[10]。通过改变馈电方式和增加匹配枝节的方法，在保证天线高增益的情况下，简化了天线结构，缩小了天线相对尺寸，提高了天线的带宽，但其工作带宽依然不能满足工程上对超宽带的要求[11]。在此基础上，设计一种采用共面波导馈电的蝶形准八木平面微带天线。采用了蝶形振子的形式，极大地展宽了天线的相对带宽，简化了天线的结构，缩小了天线的相对尺寸。文中分别讨论了天线的蝶形振子的长度、宽度和引向振子与蝶形振子的距离对天线输入端反射系数的影响,对工程应用有一定的参考意义。通过仿真与实测结果表明，该天线在平面准八木天线的基础上，利用了蝶形振子形式有效展宽了天线的带宽，在中心频率2.4 GHz处达到了39.6％的相对带宽 (VSWRlt;2)和较好的方向图[12]。通过仿真和实验测量，设计并研究了一种新型超宽带平面准八木微带天线的带宽和辐射特性。该天线的仿真结果和实验结果基本吻合，不仅达到了超宽带的要求，获得了较好的方向特性，而且这种天线结构紧凑、体积小、剖面低、设计简单。天线采用的是共面波导馈电，易加工制造，有利于实现与前端电路的集成化设计。因此，这种天线可用作小型化宽带无线通信中系统的收发天线，在实际设计过程中,天线的各个振子的间距、蝶形振子的长度和宽度、实际加工误差对天线的传输效率有着很重要的影响。在今后的工作中，将针对以上问题进行进一步优化，从而更进一步提高天线性能。
参考文献：
[1]李勇, 江晖, 王孝义, 等.一种宽带双极化印刷振子天线的设计．电波科学学报, 2008;23(6):1183—1187 Li Yong, Jiang Hui, Wang Xiaoyi,et al． Design of broadband dualpolarized printed dipole antenna．Chinese Journal of Radio Science, 2008; 23(6): 1183—1187
[2]杨 林.宽带印刷振子的分析与设计.火控雷达技术,1996; 25(2): 15—21 Yang Lin． Analysis and design of broadband printed dipole． Fire Control Radar Technology, 1996; 25(2): 15—21
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