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S波段微带宽频带贴片天线设计
作者：方婕来源：《电子技术与软件工程》2016年第22期
摘要
本文利用微波天线的设计技术，同时结合某种无线设备的相关指标要求，设计了一种工作在S波段的微带宽频带天线，在设计工程中，为了拓宽频带宽度，采用E型贴片来进行设计，并对E型贴片的开槽尺寸的确定方法进行了相关的讨论。同时在设计中采用SMA接头，最后利用电磁场仿真软件HFSS对设计的天线进行仿真，结果为：天线的工作频率满足：205235GHz，带内驻波：≤15，正交极化：优于15dB。
【关键词】微带天线线极化E型贴片宽频带
微带天线具有低成本、低剖面、轻重量、易于共形等诸多优点，被广泛地应用于各种通信系统。但微带天线有其固有缺陷，即带宽比较窄，一般只有5左右，因此展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。目前，随着微带天线的应用越来越广，对于如何展宽天线的带宽已经出现了很多有效的方法，其基本方法有以下几种：
（1）增大微带介质的厚度；
（2）降低微带介质的介电常数；
（3）采用有耗介质；
（4）附加阻抗匹配网络等。
其中最具代表的足附加寄生贴片和表面开槽的方法。前两种方法制作起来比较简单，容易加工；第三种方法以天线增益的降低为代价；第四种方法需要设计宽带匹配电路，电路结构复杂，制作难度大。本文这个天线频带就比较宽，仅靠单个贴片很难实现的，通过查阅相关资料，我们决定采用E型贴片来扩展带宽，采用双侧结构来提高增益。同时设计了合理的馈电结构，通过仿真调整各个参数优化设计，得到了能满足应用需要的天线设计模型。
1天线结构设计
本设计中的微带天线采用E型贴片的结构来实现。该模型的基本结构如图1所示。
该天线主要由金属底板、E型辐射贴片和寄生辐射单元组成，两层辐射元均印制在厚度为1mm的FR4介质板上。底板与下层之间、下层与上层印制板之间分别用厚度为h1和h2的空
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气层隔开，并在四周用加工的FR4材料结构很好地支撑。天线通过探针对下层的E型贴片馈电，E型贴片通过耦合作用激励上层的寄生元。E型贴片长为L，宽为W，贴片上两条间距为Ps的对称窄缝长度Ls，宽度Ws，中间凹陷深度s，寄生贴片长度Lp，宽度Wp。而寄生辐射单元如下方法设计：
11基片的选择
基片材料板一般由低损耗介质单面或双面敷铜、敷铝、敷金组成。基片材料一般有聚四氟乙烯、聚苯乙烯、陶瓷等，选择各种基片，由工作频率及应用条件所决定。例如，低频带天线则要用r