共面波导馈电宽带天线设计及其实验验证

"本文介绍了一种新型的宽带天线设计，该天线基于U形单极子天线和两个U形寄生辐射元，通过共面波导馈电实现，具有85%的阻抗带宽。设计在20mm×30mm×1.6mm的聚四氟乙烯介质基板上，适用于WLAN和WiMAX通信。通过在U形单极子之间插入调谐微带线，增加了陷波特性，满足多种通信标准需求。使用HFSS软件进行仿真、优化，实验证明其性能优于传统微带贴片天线，验证了这种方法设计宽带天线的有效性。" 正文: 宽带通信是现代无线通信系统的关键技术之一，它能够支持多种频率范围内的数据传输，提供更高效、灵活的服务。本文探讨了一种创新的宽带天线设计，旨在满足这种需求。天线采用了U形单极子天线作为基础，同时结合两个U形寄生辐射元，通过共面波导馈电方式来扩展其工作频带。这种设计方法的优势在于可以显著增加天线的阻抗带宽，达到85%，显著优于许多传统的微带天线。 共面波导馈电是一种常见的天线馈电方式，尤其适合宽带应用。它在天线的顶部或底部提供馈电，使得电流可以在平面内传播，从而实现宽频带响应。这种馈电方式不仅简化了天线结构，还减少了与基板的相互作用，有利于改善天线的性能。 为了进一步优化天线性能并适应特定的无线通信标准，如无线局域网（WLAN）和全球互联微波接入（WiMAX），设计者在U形单极子辐射元之间插入了一条调谐微带线。这条线起到了陷波器的作用，可以抑制不需要的信号频率，从而确保天线在目标频段内的有效工作。这种陷波特性对于减少干扰和提高通信质量至关重要，特别是在多频段通信系统中。 在设计过程中，高频结构仿真软件HFSS被用来仿真、分析和优化天线的主要参数。HFSS是一款强大的电磁仿真工具，可以精确预测天线的辐射特性、阻抗匹配和增益等关键性能指标。通过这种方式，设计团队能够找到最优的天线尺寸和结构，以实现最佳的性能。 经过仿真优化后的天线在实际制造和测试中表现出了优异的性能。实验结果显示，与传统的微带贴片天线相比，该天线在多个方面都有显著提升，包括更大的带宽、更好的阻抗匹配以及更强的抗干扰能力。这些改进验证了采用共面波导馈电和寄生单元设计宽带天线的方法是切实可行且高效的。 这篇论文提出的宽带天线设计展示了新的思路和方法，为未来无线通信设备的天线设计提供了参考。通过巧妙结合基础天线结构、寄生单元和调谐技术，可以实现高性能、宽频带的天线，满足多样化的通信需求。这种设计不仅适用于WLAN和WiMAX，还可以推广到其他需要大带宽和高效率的无线通信系统中。