紧耦合微带天线阵：带宽增强与设计解析

“紧耦合微带天线阵的带宽增强技术通过使用紧耦合贴片阵列（TCPA）实现，这种设计可以显著提升低剖面微带天线的带宽性能。文章中提到的TCPA在1.95GHz左右工作，具有17.3%的阻抗带宽，4.8分贝的效率，以及30%的增益带宽。该设计的厚度约为[pic]/3.3×[pic]/3.3×[pic]/25.5，与传统的微带天线或使用电磁带隙结构的天线相比，它在仿真和实际测试中都表现出增加带宽的效果。” 本文介绍了一种针对微带天线的创新设计，即紧耦合微带贴片天线阵（TCPA），主要目标是解决微带天线低剖面与宽频带之间的矛盾。过去，通常采用电磁带隙（EBG）结构或频率选择性表面（FSSs）来实现低剖面天线，但这些方法通常是将FSSs作为无源模式应用在衬底上。TCPA则不同，它采用FSS光圈作为有源模式的辐射单元。 TCPA的设计灵感来源于片状电流阵列（CSA），CSA是一种由紧密排列的偶极子构成的结构，其偶极子之间存在耦合作用，形成电容与接地电感串联的效应，从而实现宽带性能。然而，TCPA的独特之处在于它使用高相对介电常数的基片上的贴片元件，以实现小尺寸和低剖面，同时保持良好的带宽性能。 在TCPA的设计中，阵列结构的尺寸经过精心优化，使得在1.95GHz的工作频率下，整个天线的厚度仅为[pic]/3.3×[pic]/3.3×[pic]/25.5。实测数据显示，TCPA在阻抗匹配（|S11|<-10dB）的情况下具有17.3%的带宽，效率高达94%，增益带宽达到了30%。相较于传统方法，TCPA在带宽增强方面取得了显著进步。 通过实验和仿真对比，TCPA的性能优势得到了验证，它不仅增加了微带天线的带宽，还保持了良好的辐射特性，这对于需要高效且紧凑的无线通信系统来说具有重要的意义。这种紧耦合设计为微带天线的小型化和高性能提供了新的解决方案，有望在未来无线通信设备中得到广泛应用。