一种改进的大带宽微带天线的设计DOI:10.13838/jki.kjgc.2015.08.023DesignofaModifiedWideBandwidthMicrostripAntenna缪贵玲1杨昌彦2MiaoGuilingYangChangyan（1.鹰潭职业技术学院教育系，江西鹰潭335000；2.江西广播电视大学鹰潭分校，江西鹰潭335000）（1.DepartmentofEducation，YingtanVocationalandTechnicalCollege，激angxiYingtan335000；（2.YingtanCampus，激angxiRadioandTelevisionUniversity，激angxiYingtan335000）摘要：本文设计了一种改进的大带宽的微带天线。该天线采用相对介电常数接近于空气的泡沫介质层；通过在介质基片上开长方体槽，减小了馈电探针的长度，从而减小了探针电感对输入阻抗的影响，并且在贴片与接地板之间引入短路面，相当于在天线贴片与接地板之间形成了一个电壁，能够降低天线的谐振频率，从而可以减小天线的尺寸、展宽天线带宽；短路面的使用也减小了天线的尺寸。HFSS仿真结果表明，当回波损耗S11<-10dB时，天线覆盖了1.51～4.66GHz的频率范围，相对带宽达到了102.1%，该天线结构简单，性能良好。关键词：微带天线；大带宽；短路面；泡沫介质层；HFSS；同轴馈电：TN82文献标识码：A：1671-4792（2015）08-0110-06Abstract：Thispaperdesignsamodifiedwidebandwidthmicrostripantenna.Theantennausesfoamdielec-triclayerwhoserelativepermittivityisclosetotheair.Byopeningacuboidgrooveonthedielectricsubstrate,andreducingthelengthofthefeedingprobe,wecanreducetheprobeinductance'seffecttotheinputimpedance.Andbyintroducingashortroadbetweenthepatchandgroundplate,whichisequivalenttoforminganelectricalwallbetweentheantennapatchandthegroundplate,wecanreducetheresonantfrequencyoftheantenna,whichcanreducethesizeandbroadenthebandwidthoftheantenna.HFSSsimulationresultsshowthatwhenthereturnlossS11<-10dB,theantennacoversthefrequencyrangefrom1.51GHzto4.66GHz,withrelativebandwidthreaching102.1%.Theantennahasgoodperformanceandsimplestructure.Keywords：MicrostripAntenna；WideBandwidth；ShortingWall；FoamDielectricLayer；HFSS；CoaxialFeed0引言微带天线一般应用于1GHz～50GHz，特殊的微带天线也可用于几十兆赫兹，因其具有体积小、重量轻、剖面低、易与载体共形等优点而得到广泛应用。但频带窄一直是微带天线的主要缺点之一，为了展宽微带天线的工作带宽，人们研究了多种方法：降低天线等效谐振电路的Q值，如增大介质基板的厚度、降低介质基板的相对介电常数；增大辐射贴片的宽长比；附加阻抗匹配网络；采用楔形或者阶梯形基板；采用附加无源贴片；采用多层结构等[1]。一般情况下，可以灵活采用多种展宽带宽的方法来达到设计所要求的带宽。采用相对介电常数较低的介质基板和增加基板的厚度是常用的增加微带天线带宽的方法。文献[2]和[3]中都采用了厚的空气介质层和缩短馈电探针的方法来展宽带宽，相对带宽分别达到了66%和75.5%；文献[4]同样采用较厚的空气介质层来展宽带宽；文献[5]中采用厚的空气介质层和容性馈电的方法来提高天线的带宽，使天线的相对带宽达到了47.3%；文献[6]采用低介电常数的介质基板和空气介质层设计了一种宽频微带天线，通过在介质基片上开长方体槽，减小馈电探针的长度，从而减小探针电感对输入阻抗的影响，并且在贴片与接地板之间引入短路面，相当于在天线贴片与接地板之间形成了一个电壁，能够降低天线的谐振频率，从而可以减小天线的尺寸，从而展宽了天线带宽，相对带宽为23.7%。本文在文献[2]的基础上设计了一种当S11<-10dB时相对带宽达到102.1%的微带天线，覆盖了1.51～4.66GHz的频率范围。1天线结构微带天线阻抗频带窄的根本原因在于它是一种谐振式天线，它的谐振特性犹如一个高Q并联谐振电路。展宽频带的基本途径是降低等效谐振电路的Q值，即增大介质基板的厚度，降低介质基板的相对介电常数等[1]。为了获得大的天线带宽，本文中天线的介质层采用相对介电常数接近于空气的泡沫介质，同时泡沫介质能起到固定和支撑天线结构的作用。为了得到足够大的带宽，介质层的...