基于EBG结构的方向图可重构天线设计.doc
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1、基于EBG结构的方向图可重构天线设计1 引言波束可控天线在卫星、移动电视、雷达系统等领域中应用广泛。文献都展开了对天线的辐射方向图控制的研究。文献中,一种矩形环状的天线被提出,这种天线上包含了4个馈电点,通过改变馈电点的位置得到四个指向不同方向的波束。一种星型天线可以形成波束偏移的方向图和圆环状方向图。文献中介绍了一种环形缝隙天线,将这种天线与地板短路,达到波束偏移的目的。可重构天线通过改变自身结构,重构天线的谐振频率、辐射方向图、极化等特性。可重构天线的概念解决了系统的造价和重量等现实的问题。文献4中提出一种方向图可重构天线,通过开关的控制使得波束指向四个不同的方向。PIN二极管开关经常被用
2、于改变天线的物理结构或者尺寸。近些年,电磁带隙 (EBG) 结构在天线领域中有着广泛的应用 。 EBG 结构用于降低天线单元间的互耦。EBG结构在天线的设计中用于获得更宽的带宽和高效率。同样EBG结构可以用于控制天线的辐射方向图。本文提出了一种基于EBG结构的新型U型缝隙微带天线。EBG 结构代替了部分金属接地板,由于EBG结构的引入,天线贴片上的电流得到了有效控制。通过测试,天线的工作频率为5.5GHz,辐射的最大增益出现在22为7.75 dBi 。通过参数分析发现,天线波束的偏移角度与EBG结构有关。根据这一特点,提出了天线的方向图可重构,提出了设计方案,并通过仿真验证其可行性。2 天线单
3、元的设计和结果新型的U型缝隙微带天线的示意图如图1所示。微带天线的部分金属接地板被EBG结构所替代。U型缝隙微带天线的尺寸如图2所示。介质基板为Arlon AD 270,相对介电常数r1=2.7 ,介质厚度h=3.5mm。如图3所示,EBG结构在 11 中提出。EBG结构的详细尺寸如下: W=0.120, g=0.020, h=0.040, r=0.0050, r2=2.2, 0=50mm。(a) 三维视图(b) 侧视图图1 U型缝隙微带天线结构示意图U型缝隙微带天线具有调节变量多的优点,可以通过优化达到阻抗匹配。图4为天线反射系数的仿真及测试结果。与仿真相比测试结果带宽更窄,中心频率5.5G
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