多頻段工作的卍字形單平面ACS（非對(duì)稱共面微帶） 饋電天線的仿真與分析

簡(jiǎn)介：一種印刷卍字形 ACS 饋電單極天線，工作頻段適合于2.4/5.2/5.8 GHz無(wú)線局域網(wǎng)和2.5/3.5/5.5 GHz 三頻段 WiMAX 應(yīng)用。提議的卍字形天線包括鏡像C形帶、L形帶和帶有部分接地面的曲折形帶

應(yīng)用背景

非對(duì)稱共面微帶(ACS)是指在傳統(tǒng)共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)—步縮小天線的尺寸，將共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)的地面部分去掉—半，而得到的饋電結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)相比，ACS饋電結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，比如更加緊湊(其體積可比傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)縮小一半以上)，可以獲得更寬的阻抗匹配，以及更容易與其他的通信系統(tǒng)相互集成。基于以上優(yōu)點(diǎn)，ACS饋電的天線在最近得到了極大的發(fā)展。

本次仿真設(shè)計(jì)將基于ACS方式，實(shí)現(xiàn)一款能夠工作在三個(gè)頻段的卍字形 單極天線。

CPW天線端口設(shè)計(jì)規(guī)則

最原始了解到的都是CPW（共面波導(dǎo)天線）的仿真，一般采用的是波端口激勵(lì)，相關(guān)資料也顯示了對(duì)應(yīng)的端口設(shè)計(jì)規(guī)則：

CPW天線激勵(lì)類(lèi)型

CPW（共面波導(dǎo)天線）天線設(shè)計(jì)的仿真需要注意的是：由于使用的是波端口激勵(lì)，所以盡量保持與背景面重合。

具有環(huán)繞地的CPW天線仿真展示

若為CPW結(jié)構(gòu)，其環(huán)繞地部分占據(jù)整個(gè)天線中的一定體積

因此天線尺寸相對(duì)較大.

多頻段工作的卍字形單平面ACS（非對(duì)稱共面微帶） 饋電天線的仿真模型搭建

這里使用的是波端口激勵(lì)，先嘗試因ACS結(jié)構(gòu)而縮小波端口激勵(lì)的尺寸大小，發(fā)現(xiàn)所得結(jié)果與理論結(jié)果偏離較多。

多次嘗試后，調(diào)試ACS波端口激勵(lì)的尺寸大小與CPW結(jié)構(gòu)的一致。由S11波形圖可以看出,小于-10dB的頻段有三個(gè),屬于多頻段天線,與理論頻段基本一致。

但實(shí)際天線尺寸較使用CPW天線的尺寸小了不少。

仿真結(jié)果展示

2.5GHz

3.3GHz

5.2GHz

該天線在三個(gè)不同頻段的表面電流如圖所示，由圖可見(jiàn)，不同頻段對(duì)應(yīng)的天線長(zhǎng)度也不同，頻段越高，對(duì)應(yīng)的天線有效長(zhǎng)度越短，天線上的表面電流流經(jīng)路徑越短。

該天線在 H 面上具有幾乎全向(O形)輻射特性，在 E面上具有八字形(啞鈴形)輻射方向圖，并且在所有工作頻帶上方向圖都異常穩(wěn)定。

審核編輯：湯梓紅