一種具有WiMAXWLAN頻段雙陷波功能的

1、 # 一種具有WiMAX/WLAN頻段雙陷波功能的共面波導(dǎo)饋電超寬帶天線郭林黃風(fēng)義*唐旭升(東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，南京210096)摘要：本文提出一種適用于超寬帶(UWB)無(wú)線通信系統(tǒng)的共面波導(dǎo)饋電超寬帶天線。通過(guò)在圓形貼片上開兩個(gè)嵌套的C形槽，可以實(shí)現(xiàn)在WiMAX和WLAN系統(tǒng)的工作頻段的陷波功能採(cǎi)用電磁場(chǎng)仿真軟件AnsoftHFSS10對(duì)所設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行仿真，天線具有很寬的阻抗帶寬，在3-11GHz范圍以內(nèi)，兩個(gè)陷波頻帶3.1-3.6GHZ和5.15-5.85GHZ以外，具有良好的全向輻射性能，回波損耗優(yōu)于15dB。天線適用于多種UWB無(wú)線通信系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：超寬帶天線，共面波導(dǎo)饋電的

2、平面圓形單極子超寬帶天線，C型槽，雙陷波特性ACPW-fedPlanarUltra-widebandAntennawithWiMAX/WLANDualband-NotchedCharacteristicsGuoLinHuangFengyi*TangXusheng(SchoolofInformationScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096)Abstract:Thispaperpresentsacoplanarwaveguide(CPW)fedplanarcircularmonopoleantennasuitableforu

3、ltra-wideband(UWB)wirelesscommunicationsystems.ByetchingtwonestedC-shapedslotsinthecircularpatch,band-rejectedfilteringpropertiesintheWiMAX/WLANbandsareachieved.SimulationbythefullwaveelectromagneticsimulatorAnsoftHFSS10,theproposedantennahaswideimpedancebandwidthfrom3GHZto11GHZwithbetterthan-15dBre

4、turnlossandanomni-directionalradiationpattern,excludingdualnotchedbandin3.1-3.6GHZand5.15-5.85GHZ.TheproposedantennaisexpectedtobeagoodcandidateinvariousUWBsystems.Keywords:UWBantenna,CPWfedplanarcircularmonopoleantenna,C-shapedslots,dualband-notchedcharacteristics.1引言隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣，超寬帶(UWB)無(wú)線通信技術(shù)受

5、到了更多關(guān)注。超寬帶技術(shù)具有體積小，傳輸速率高，功耗低，抗多徑衰落，便于加密等優(yōu)點(diǎn)。顯而易見(jiàn)，消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)和個(gè)人基金項(xiàng)目:國(guó)家863項(xiàng)目(2009AA01Z26和2009AA01Z228)國(guó)家自然科學(xué)基金(60771022；)博士點(diǎn)基金(20070286002)；東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究基金(2008B02)。計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)在未來(lái)將更多地利用超寬帶技術(shù)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和多媒體信號(hào)1。超寬帶技術(shù)通常是指通信系統(tǒng)傳輸信號(hào)時(shí)占用很寬的帶寬。幾十年來(lái)，這種技術(shù)一直應(yīng)用在軍事上。2002年1月14日，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)將3.1-10.6GHZ頻帶范圍劃為免許可證的超寬帶應(yīng)用，超寬帶(UWB)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和

6、應(yīng)用成為了無(wú)線通訊領(lǐng)域激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)2。作為超寬帶系統(tǒng)的重要組成部分，超寬帶天線需要工作在3.1-10.6GHZ頻帶范圍之內(nèi)。超寬帶天線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題有:在很寬的頻帶(3.1-10.6GHZ)內(nèi)進(jìn)行阻抗匹配，具有穩(wěn)定的增益和良好的輻射方向特性，并要求天線具有緊湊的結(jié)構(gòu)和低廉的制造成本近年來(lái)，具有工藝簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、加工成本低和便于集成等優(yōu)點(diǎn)的平面單極子天線成為了超寬帶天線領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)3。在超寬帶系統(tǒng)指定的頻段內(nèi)已經(jīng)存在著一些窄帶系統(tǒng)，例如在歐洲和美國(guó)被分配用于無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)服務(wù)的HIPERLAN/2頻帶(5.15-5.35GHz,5.470-5.725GHz)和IEEE802.

7、11a頻帶(5.15-5.35GHz,5.725-5.825GHz),以及在一些歐洲和亞洲國(guó)家用于WiMAX服務(wù)的3.3-3.6GHZ頻帶都工作在UWB頻帶內(nèi)4。這些系統(tǒng)的信號(hào)會(huì)對(duì)超寬帶通信產(chǎn)生干擾。在一些應(yīng)用中，引入了濾波器以抑制這些窄帶系統(tǒng)的干擾，這樣就增加了超寬帶系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。一種簡(jiǎn)單而有效的方法就是使超寬帶天線在WiMAX和WLAN的頻段內(nèi)均呈現(xiàn)較大的發(fā)射系數(shù),即具有雙陷波功能。近年來(lái)，出現(xiàn)了一些具有陷波功能的超寬帶天線5。設(shè)計(jì)具有陷波功能的超寬帶天線的方法有很多,最常用的是在輻射貼片或接地面上開槽的方法。本文首先提出了一種共面波導(dǎo)饋電的平面圓形單極子天線。這種天線有很寬的阻抗帶

8、寬和很好的全向輻射特性。通過(guò)在圓形輻射貼片上開兩個(gè)嵌套的C形槽，可以實(shí)現(xiàn)在WiMAX和WLAN系統(tǒng)的工作頻段的雙陷波功能，以抑制UWB通信系統(tǒng)和這兩種系統(tǒng)之間的干擾。2天線設(shè)計(jì)沒(méi)有開C形槽的共面波導(dǎo)饋電圓形單極子天線如圖1所示，記為天線I。其主要輻射單元是一個(gè)半徑為10mm的圓形貼片。共面波導(dǎo)傳輸線具有500hL圖1共面波導(dǎo)饋電圓形單極子天線Wrg特性阻抗，與接地面間隔0.25mm,傳輸線寬度1.04mm。共面波導(dǎo)傳輸線長(zhǎng)度25mm?？拷戮壍木匦钨N片為接地面,它與圓形貼片及共面波導(dǎo)傳輸線都印制于材料為RogersRT/duroid6006，相對(duì)介電常數(shù)er=6.15，介質(zhì)損耗角正切tan8=

9、0.0019，厚度H為2.54mm的介質(zhì)基板的同一側(cè)。天線結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。表1共面波導(dǎo)饋電圓形單極子天線結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)象名值W(mm)42L(mm)25Wd(mm)20.23Wr(mm)1.04d(mm)6h(mm)0.35g(mm)0.25H(mm)254參考文獻(xiàn)6中的討論，通過(guò)在輻射貼片上開形槽的方法，可以實(shí)現(xiàn)帶阻濾波的功能。開槽實(shí)現(xiàn)陷波特性的基本原理是在天線結(jié)構(gòu)中引入半波長(zhǎng)的諧振結(jié)構(gòu)，當(dāng)調(diào)整C形槽的總長(zhǎng)約為需要抑制頻率的半波長(zhǎng)時(shí)，在該頻率及其附近輸入阻抗異常，阻抗失配。據(jù)此設(shè)計(jì)出的具有雙陷波功能的天線如2圖和圖3所示，記為天線II。C形槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。在天線的輻射貼片上開了兩個(gè)嵌

10、套的形槽，以實(shí)現(xiàn)在WiMAX和WLAN系統(tǒng)工作頻段的雙陷波功能。 W4034567891011Frequency(GHz)(b)ooOa2)、(zMe.L40-60圖4天線阻抗的(a)實(shí)部(b)虛部，這里Zt代表天線I,Zi代表天線II從圖4中可以看出，天線的輸入阻抗在整個(gè)UWB頻段(3.1-10.6GHZ)的大部分地方均接近50。但是天線II的輸入阻抗在3.1-3.6GHz和5.15-5.85GHZ的頻帶范圍內(nèi)產(chǎn)生了突變，阻抗失配從而得到陷波功能。對(duì)象名值L1(mm)&4G1(mm)3.8S1(mm)3T1(mm)0.4L2(mm)6.6G2(mm)2S2(mm)2.6T2(mm)024表2

11、C形槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖5天線的S參數(shù)，這里St11代表天線I，Sill代表天線II4005050505-11-2-2-3-3?-s)8p-503天線仿真結(jié)果采用電磁場(chǎng)仿真軟件AnsoftHFSS10對(duì)天線I和天線II進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖4-圖8所示。如圖5和圖6所示，天線的回波損耗優(yōu)于-15dB，電壓駐波比低于1.5。而天線II的仿真結(jié)果在3.1-3.6GHZ和5.15-5.85GHZ的頻帶范圍內(nèi)出現(xiàn)了尖峰，說(shuō)明天線在這兩個(gè)頻段上具有良好的陷波特性完全滿足了設(shè)計(jì)目標(biāo)。圖6dB(GalnTotal)9-S036e-0012.9071e+0004.8539e+0606.8807e+e098.7M75

12、e+0091069*00112641e+0011.*588e+0011.6535e+0011.2.es28et0012.2375e+0012.4322e*00126268e+0012.8215e+0013.0162e+0013.2109e+001圖8天線II在(a)7.2GHz(b)3.4(-Ft-c)5.4GH的輻射方向圖如圖7和圖8所示，本文所設(shè)計(jì)的天線具有良好的全向輻射特性和大于1.5dB的增益。而且在所設(shè)計(jì)的陷波頻段，天線增益低于-1dB。4結(jié)論圖7天線I在3.6GHz的輻射方向圖dB(GainTotal)2.3915e也006.3509e-0dl-3.6617e*630-6.6883

13、E+890T.71f9e+000.-1.2728+801L-1.5768e*001U-L8745elH-2.182ie-001.他8e碩-2.787564001P-3.0901e4001L-3.3928e4001.-3.6S54e+00L-4.3%8eW7683怔+001.Z本文提出了一種具有雙陷波功能的共面波導(dǎo)饋電的平面圓形單極子超寬帶天線。并采用電磁場(chǎng)仿真軟件AnsoftHFSS10對(duì)天線進(jìn)行仿真。天線具有很寬的阻抗帶寬，回波損耗優(yōu)于-15dB，電壓駐波比低于1.5，且具有良好的全向輻射特性。通過(guò)在天線的輻射貼片上開兩個(gè)嵌套的C形槽的方法，天線具有了在3.1-3.6GHZ和5.15-5.8

14、5GHZ的頻帶范圍內(nèi)的帶阻濾波功能，從而可以抑制WiMAX和WLAN系統(tǒng)對(duì)UWB系統(tǒng)的干擾。非常適合應(yīng)用于各種UWB通信系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)dB(6ainTotal)_-1.85836-000H-5.i043e-eee-6.7272e-00-8.a502e-00-9.9732e-001.1596e-01-1.3?19e-e0iH-l.64656-1l-1.8088e-01H-1.9711e-01U-2.13e-01H-2.2957e-e01-2.158064001|-2.6283e-e01-2.7B26eie01AnpingZhaoandJussiRahola,“Compactprintedpatc

15、handbent-patchmonopoleUltra-Wideband(UWB)antennasformobileterminals,”AntennasandPropagationInternationalSymposium,pp.5135-5138,June2007.ZhiNingChen,“UWBantennas:Designandapplication,”Information,Communications&SignalProcessing,pp.-15,Dec2007.T.WEIandZR.HU,“ACWPfedcircularmonopoleantennaforultrawideb

16、andwirelesscommunications”C.IEEEAntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium,Vol.3A,pp.528-531,Jul.2005.KihunChang,HyungrakKim,andYoungJoongYoon,“Multi-resonanceUWBantennawithimprovedbandnotchcharacteristics,”AntennasandPropagation,pp.3063306&Sept.2008.YanZhang,WeiHong,ChenYu,Zhen-QiKuai,Yu-D

17、anDon,andJian-YiZhou,“PlanarUltrawidebandAntennasWithMultipleNotchedBandsBasedonEtchedSlotsonthePatchand/orSplitRingResonatorsontheFeedLine,”J.RadioScienceJournalofResearchNBS/USNC-URSI,1964,68D(1):2733.Q.X.ChuandY.Y.Yang,“ACompactPlanarUltra-WidebandAntennawithNotchCharacteristics,”J.JournalofSouth

18、ChinaUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition),Vol.36,No.9,pp.77-80,Sep.2008.作者簡(jiǎn)介：郭林，男，博士，主要研究領(lǐng)域?yàn)槲⒉娐贰⑻炀€等。黃風(fēng)義，男，教授、博士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)樯漕l微波集成電路的芯片設(shè)計(jì)、器件、工藝、模型等。唐旭升，男，博士，主要研究領(lǐng)域?yàn)榧呻娐?、寬帶無(wú)線通信等。一種922MHz平面倒F型標(biāo)簽天線潘雯馮全源(西南交通大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都610031)摘要：本文針對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)(RFID)標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了一種基于平面倒F型結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽天線。對(duì)稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)標(biāo)簽芯片形成了平衡饋

19、電使標(biāo)簽天線在金屬材料表面也能保持較好的工作性能，匹配負(fù)載網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)天線諧振頻率調(diào)節(jié)的同時(shí)增強(qiáng)天線的回波損耗和增益性能。本文使用1FSS軟件仿真，結(jié)果表明此標(biāo)簽?zāi)芎芎玫墓ぷ髟?22MHz頻率上，具有60MHz的帶寬，最大回波損耗值達(dá)到-28dBo關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別，標(biāo)簽天線，平面倒F天線DesignandAnalysisForakindofInverted-FRFIDtagantennaPanWenFengQuanyuan(SchoolofInformationScience&Technology,SouthwestJiaoTongUniversityofChina,Chengdu610031)

20、Abstract:Thispaperdesignsakindoftagantennabasedoninverted-FantennatomeettheneedsoftagantennausedinRFID(Radiofrequencyofidentification)system.Forthesymmetricalstructuregivessymmetricalpowersupplytothemicrochip,theproposedantennashowsacceptableperformancevariationwhenattachedonmetallicsurface.Theloopi

21、mpedance-matchingadjuststheoperatingfrequencyandincreasesthereturelossandgainoftagantenna.ThesimulationresultsofsoftwareHFSSshowthatthistagantennaoperateswellat922MHzwithabandwidthof60MHzandthemaximumreturnlosscanreach-28dB.Keywords:RFID(Radiofrequencyofidentification),tagantenna,plannarinverted-Fan

22、tenna1引言隨著微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)，銷售，流通等各領(lǐng)域，有著廣闊的應(yīng)用前景。目前RFID系統(tǒng)主要有兩種工作模式。一種是適于低頻和高頻(如6.78MHz,13.56MHz)的感應(yīng)耦合模式，也稱近場(chǎng)工作模式。另一種是超高頻和微波波段(860960MHz,2.4GHz)的反向散射模式也稱遠(yuǎn)場(chǎng)工作模式是目前研究的熱點(diǎn)。RFID系統(tǒng)主要由讀寫器，標(biāo)簽和中間件構(gòu)成12。其中標(biāo)簽由集成芯片和天線組成，反向散射模式通過(guò)改變標(biāo)簽天線等效負(fù)載把芯片中存儲(chǔ)的信息調(diào)制到反射信號(hào)的振幅上，這種模式?jīng)Q定了天線工作過(guò)程中天線諧振頻率必然有漂移所以較寬的工作頻帶才能保證天線能夠很好

23、的與芯片共軛匹配從而將從閱讀器發(fā)射的電磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)化來(lái)的能量最大限度的供給芯片。此外實(shí)際應(yīng)用還要求天線的尺寸小增益高，具有全向性以及附著在不同材料物品上能保持較好工作性能。本文設(shè)計(jì)了一種工作在922MHz基于倒F型結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽天線。通過(guò)匹配負(fù)載獲得較高增益和寬頻帶特性，平衡饋電結(jié)構(gòu)保證其貼敷在金屬表面的工作性能。選用輸入阻抗值為6.2-j127Q的芯片(ALN-9338-R)。HFSS軟件仿真結(jié)果顯示這種標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求?；痦?xiàng)目：國(guó)家863計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域項(xiàng)目資助，項(xiàng)目號(hào)：2009AA01Z2306 2天線結(jié)構(gòu)和性能分析基本的平面倒F型天線(PIFA)包括矩形貼片,接地板和短路

24、帶，具有體積小，增益高，剖面低，帶寬相對(duì)較寬的特點(diǎn)34。1h21峋W(wǎng)Jw2h3憂1II*w4*圖1平衡饋電倒F天線的平面結(jié)構(gòu)當(dāng)金屬物質(zhì)靠近標(biāo)簽天線時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，其接地板會(huì)產(chǎn)生渦流，吸收的射頻能量轉(zhuǎn)換為自身的電場(chǎng)能導(dǎo)致原有射頻場(chǎng)強(qiáng)的總能量下降。同時(shí)渦流又有自身的感生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的磁力線與金屬表面垂直，且方向與射頻場(chǎng)強(qiáng)相反對(duì)原磁場(chǎng)的阻礙效果使得射頻場(chǎng)強(qiáng)的分布在金屬表面發(fā)生“變形”，磁力線在金屬表面時(shí)候幾近平行，貼在或靠近金屬表面的標(biāo)簽由于無(wú)法“切割”磁感線而不能獲得激活自身電路的射頻能量。使天線不能正常工作。本文提出的微帶天線結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用2片關(guān)于中心軸對(duì)稱的倒F天線，該結(jié)構(gòu)對(duì)稱軸也

25、是貼片天線的奇模對(duì)稱軸等效于虛地短路，形成一種平衡饋電結(jié)構(gòu)5。相對(duì)于單個(gè)倒F天線由輻射貼片和接地板構(gòu)成的不平衡饋電結(jié)構(gòu)，平衡饋電可以有效的改善金屬材料對(duì)標(biāo)簽天線的影響。兩條連接輻射貼片與芯片的對(duì)稱傳輸線起到調(diào)節(jié)天線輸入阻抗達(dá)到和芯片阻抗共軛匹配的作用。該天線結(jié)構(gòu)采用FR4(r=4.4)基片厚度1.5mm,尺寸為80mmx40mm。天線各部分參數(shù)如表1所列。表1天線的平面結(jié)構(gòu)參數(shù)(單位mm)W1W2W3W4h1h2h3802238.53.3402018調(diào)整短路帶寬度w4可以改變輻射源表面電流的有效路徑長(zhǎng)度從而調(diào)整天線的諧振頻率，w4越寬電流路徑越短，諧振頻率越高，w4越窄諧振頻率越低。調(diào)整w2即

26、調(diào)整用于匹配的傳輸線寬可以有效的調(diào)整天線的諧振頻率，w2越寬頻率越高，越窄頻率越低。同樣可以由改變面電流有效路徑原理解釋同時(shí)w2改變匹配傳輸線的特性阻抗值以及因傳輸線不連續(xù)性引入的寄生電抗值從而達(dá)到調(diào)整工作頻率的作用67。用HFSS軟件仿真w2從20.5mm到23.5mm變化情況,諧振頻率從860MHz變化到960MHz,回波損耗(returnloss)特性曲線變化如圖2。選擇w2為21.5mm諧振頻率為920MHz,此時(shí)回波損耗為-23dB。天線輸入阻抗特性如圖3。圖2天線諧振頻率隨w2變化情況圖3天線輸入阻抗特性曲線3加載環(huán)形結(jié)構(gòu)的倒F天線結(jié)構(gòu)上述天線結(jié)構(gòu)通過(guò)改變w2或w4來(lái)調(diào)整工作頻率會(huì)

27、使天線增益減小且不易做到對(duì)諧振頻率做細(xì)微的調(diào)整。通過(guò)加載一條窄的貼片，構(gòu)成環(huán)形匹配負(fù)載網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)調(diào)整環(huán)形的大小和加載貼片的寬度可以改變天線諧振頻率并有效增加增益。結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4加載環(huán)形匹配負(fù)載的倒F天線結(jié)構(gòu)w3天線輸入電抗圖7回波損耗對(duì)于窄貼片寬度的變化曲線芯片的輸入阻抗顯示高容性,因此標(biāo)簽天線輸入阻抗應(yīng)是感性的才能與之共軛匹配,環(huán)形負(fù)載的匹配結(jié)構(gòu)是等效于電感耦合的匹配網(wǎng)絡(luò)8,等效電路如圖5所示。圖5匹配網(wǎng)絡(luò)等效電路圖耦合系數(shù)為M可以通過(guò)調(diào)整h4以及窄貼片寬度來(lái)調(diào)整。芯片輸入端阻抗Z（電感L）,環(huán)路匹in配網(wǎng)阻抗值Z，天線輸入阻抗Z，則有：loopaz=z+（2f）2inloopZa最終

28、選擇最優(yōu)的匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)加載窄貼片寬度其中Z二j2兀fLloop于是可得R二（2fM）2/R（f）；inaX二2fLin調(diào)整h4和加載的窄貼片寬度可以改變耦合系數(shù)M及環(huán)形匹配網(wǎng)絡(luò)的電感值從而改變芯片輸入端阻抗值。h4增大諧振頻率降低oHFSS仿真回波損耗對(duì)于h4從33mm到34.5mm的變化情況如圖6。回波損耗對(duì)于加載窄貼片寬度從0.5mm到1.5mm的變化情況如圖7。%0.820.840.860.880.90.920.940.960.98freq(GHz)1圖8回波損耗的性能0.5mm,h4為34.5mm。回波損耗和阻抗特性如圖8,圖9。通過(guò)加載環(huán)形匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)微調(diào)諧振頻率到922MHz時(shí)使增

29、益從原來(lái)的-23dB提高到-28dB?；夭〒p耗小于-3dB的頻帶寬度有60MHz。通過(guò)HFSS軟件仿真在金屬物質(zhì)表面性能如圖10?；夭〒p耗變化到-23dB,帶寬基本不變，能很好的滿足設(shè)計(jì)要求,在金屬材料表面保持各工作參數(shù)的性能。4結(jié)論本文設(shè)計(jì)了一種基于倒F型結(jié)構(gòu)的超高頻標(biāo)簽天線。使用HFSS軟件進(jìn)行了一系列仿真，調(diào)節(jié)該結(jié)構(gòu)的幾個(gè)重要敏感參數(shù)可使天線工作在所需頻段并能夠在金屬物質(zhì)表面保持良好的工作性能。通過(guò)加載環(huán)形匹配負(fù)載實(shí)現(xiàn)微調(diào)天線諧振頻率在922MHz的同時(shí)使回波損耗值達(dá)到-28dB，工作帶寬達(dá)到60MHz的寬頻特性，基本滿足RFID標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)需求。圖10貼敷在金屬表面與自由空間回波損耗

30、特能曲線比較參考文獻(xiàn)FinkenzellerKlaus.RFIDHandbookM.London:Wiley,1999FinkenzellerKlaus射頻識(shí)別(RFID)技術(shù):無(wú)線電感應(yīng)的應(yīng)答器和非接觸Ic卡的原理與應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,2001賴曉錚，劉煥彬,張瑞娜，等.一種平面倒F紙基RFID標(biāo)簽天線J.東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,200&38(3):3762379.H.HarukiandA.Kobayashi,“TheInverted-FAntennaforPortableRadioUnits,”Conv.Rec.IECEofJapan(inJapanese),March1982

31、,p.613.劉志飛，王玲.多應(yīng)用環(huán)境下超高頻RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)2008年2月:第15卷第1期G.Dubost,“ShortorOpen-CircuitedDipoleParalleltoPerfectReflectorPlaneandEmbeddedinSubstrateandActingatResonance,Electron.Lett,Vol.17,No.24,November1981,pp.914-916.清華大學(xué)微帶電路編寫組.微帶電路。人民郵電出版社.1976.GaetanoMarrocco.TheArtofUHFRFIDAntennaDesign:Impedance

32、-MatchingandSize-ReductionTechniquesIEEEAntennasandPropagationMagazine,Vol.50,No.1,February2008.作者簡(jiǎn)介：潘雯，女，碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)闃?biāo)簽天線，移動(dòng)天線等。馮全源，男，教授、博士生導(dǎo)師，主研國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“自動(dòng)跟蹤同步通信衛(wèi)星平板相控天線陣”獲四川省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。研究領(lǐng)域?yàn)榧呻娐吩O(shè)計(jì)，RFID技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)，移動(dòng)天線與智能天線系統(tǒng)，微波及毫米波技術(shù)，自適應(yīng)信息處理，微波器件及材料等。一種新型并饋高增益全向微帶天線羅章杰陳星(四川大學(xué)電子信息學(xué)院，成都610064)摘要：微帶天

33、線具有加工容易和價(jià)格低廉優(yōu)勢(shì)，但目前多數(shù)微帶全向天線采用串饋形式，存在方向圖主瓣指向隨頻率不穩(wěn)定的缺陷。本文設(shè)計(jì)了一種新型全向微帶天線，它由刻蝕在介質(zhì)板上的偶極子組成陣列實(shí)現(xiàn)高增益的全向輻射，采用在微帶結(jié)構(gòu)中心進(jìn)行并聯(lián)饋電方式。仿真結(jié)果表明：S11-10dB帶寬為4%(5.75.93GHz)；在該工作頻帶內(nèi)，天線有良好的水平全向特性，不圓度C1d；天線增益在11.8dBi以上，副瓣低于-13.3dB；主瓣方向在整個(gè)頻帶內(nèi)保持恒定，指定水平面。關(guān)鍵詞：微帶天線，全向，高增益，并聯(lián)饋電ANovelCorporate-FedMicrostripAntennawithOmni-directionala

34、ndHigh-gainPatternLuoZhangjieChenXing(SchoolofElectronicsandInformationEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610064)Abstract:Microstripantennashaveadvantagesofeasyinfabricationandlow-cost,butmostomni-directionalantennasusetheserial-fedmethod,whichleadstoaproblemthattheirradiationdirectionsvarywithres

35、pecttofrequency.Inthispaper,anovelomni-directionalmicrostripantennaisproposed.Itcomprisesdipolesetchedonthedielectricsubstituteandprovidesthearrayperformanceofomni-directionalradiationpatternwithhigh-gaininthehorizontalplane.Theantennaisfedinthecorporate-fedmethodatitscenter.Resultsofnumericalsimula

36、tionsshow,theS11-10dBimpedancebandwidthis4%(5.75.93GHz);inthisfrequencyband,theproposedantennahasgoodomni-directionalradiationpatternswithgainvariationswithin1dB,highgainsmorethan11.8dBi,sidelobesof13.3dBbelowthemainlobe,andinthewholefrequencyband,mainlobesareexactlydirecttothehorizontalplanewithout

37、anybeamsquint.Keywords:Microstripantenna;Omni-directional;High-gain;Corporate-feed1引言隨著無(wú)線通信技術(shù)的高速發(fā)展，在通信基站等多類系統(tǒng)中，全向天線得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，對(duì)全向天線性能要求也日益提高，如要求全向天線的不圓度低、增益高、副瓣小、輻射主瓣方向穩(wěn)定等。COCO天線是早期全向天線的典型形式，并得到了廣泛的應(yīng)用1。近年來(lái)，發(fā)展了一些新的全向天線結(jié)構(gòu)，如AntonisKalis等研究的可轉(zhuǎn)換印刷環(huán)陣天線正是利用偶極子組陣實(shí)現(xiàn)全向輻射3；可以采用多個(gè)輻射方向不同的端射天線組陣來(lái)實(shí)現(xiàn)全向輻射2；還有共形天線，如

38、QiuJinghui等設(shè)計(jì)的圓柱共形全向天線4和DorisI.Wu的圓極化共形微帶陣全向天線5;ShanjiaXu等設(shè)計(jì)的周期性介質(zhì)柱漏波全向天線6；RenXueyao等設(shè)計(jì)了縫隙陣列全向微帶天線7。微帶天線具有加工方便和價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，成為全向天線設(shè)計(jì)的新潮流。為實(shí)現(xiàn)高的全向增益，圖1并聯(lián)饋電微帶全向天線結(jié)構(gòu)圖2引入同軸線纜后的天線結(jié)構(gòu)微帶全向天線較多采用多個(gè)輻射單元組成陣列。為實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)輻射單元饋電，目前大部分微帶全向天線采用串聯(lián)饋電方式。串聯(lián)饋電優(yōu)點(diǎn)在于饋電網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單、饋線對(duì)天線輻射特性影響小。但由于輻射單元間距的電長(zhǎng)度是隨頻率改變而變化，因此不能在較寬頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)各輻射單元的同相位饋電。這不但造成輻射增益下降，也造成主瓣方向隨頻率變化而上下移動(dòng)，這在相當(dāng)多應(yīng)用中非常不利的。并聯(lián)饋電可以較好地解決上述串聯(lián)饋電帶來(lái)的問(wèn)題。特別是從微帶天線中心處進(jìn)行并聯(lián)饋電，電流流動(dòng)路徑僅為串聯(lián)饋電的一半，因此各輻射單元的饋電相位不一致性得到較大改善8，并且由于結(jié)構(gòu)的上下對(duì)稱性，因此并聯(lián)饋電能夠較好地保持全向天線主瓣指向的穩(wěn)定。本文采用并聯(lián)饋電設(shè)計(jì)了一種高增益全向微帶天線，要求該天線在以5.8GHz為中心頻率的工作頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的水平全向輻射，主瓣恒定地指向水平面，并且具有高增益、低副瓣和不圓度小的特性2天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的全向微帶天線結(jié)構(gòu)如圖1所示。該天線包