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圆柱体共形全向微带环天线的设计与仿真.pdf

- 60 - Ansoft2004 年用户通讯 圆柱体共形全向微带环天线的设计与仿真 张宁 王遂学 方振民 北京航天长征飞行器研究所 摘要:本文设计了一种与圆柱体共形,能提供全向覆盖的微带环天线,其在圆柱体的赤道面上可以 实现近似全向的辐射场。在整个角度范围内,方向图增益起伏不大于 3dB。利用 Ansoft 公司的 HFSS 对其 辐射及阻抗特性进行了计算,仿真结果和理论结果相符,并与相应的经典文献结果做了对比,说明可以 用于全向微带天线及阵列的研制中。 关键词:微带环天线,全向辐射,HFSS 仿真 一. 引言: 圆柱体共形全向天线有很多优点,它可以提供在圆柱体赤道面 (垂直于圆柱轴线也称方位面)整个角度范围内的全向 辐射场,其增益起伏很小[1] 。这样,就可以在整个赤道面范围内实现无盲区的无线传输,而不受到安装位置或者圆柱体旋 转的干扰,其已经广泛的应用到了通信基站天线中。全向辐射场可以通过一些全向辐射单元来实现,如偶极子、单极子天 线、双锥天线、磁流环天线以及微带天线等等。本文根据需要,对一种缠绕在较大直径圆柱体 (圆柱体直径 )上 d ≥0.6λ 0 的微带环形天线做了分析,同时采用了Ansoft HFSS对其做了仿真计算,计算结果与分析结果相符,同时与相应的文献结果 做了对比,说明这种共形微带环天线可以应用到实际中。 [2] 缠绕在圆柱体上的微带环形天线如图 1,包括环形辐射面,介质基板,圆柱接地面,以及相应的馈电网络 (微带线 侧馈或者探针底馈)。 ρ ϕ ϕgap 图 1 圆柱体上的微带天线环天线 圆柱体直径为D ,微带环半径为 r ,高为 L ,直径为 2r ,介质基板相对介电常数ε ,厚度为 h ,并且满足 2r=d+2h ,微带环 r 形边缘相距为ϕ ,探针激励位置为(ϕ , z ) 。 gap s s 二. 理论分析: 经典的分析环形微带天线的方法是假设馈电产生的表面电流,通过Green 函数列出电场积分方程,总电场由贴片表面 [2] 电流产生的场和探针激励产生的场组成,在贴片表面切向电场消失,于是有 :

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