[工学]超宽频介质谐振器天线.doc

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[工学]超宽频介质谐振器天线

在安装宽边模式的超宽带谐振器天线一种新型的便携式谐振器天线(DRA)超宽带无线应用和窄脉冲传感器的乳腺癌检测。在平面安装实心形谐振器,总天线。宽阻抗匹配带宽实现实心形谐振器一个A型谐振器改后的天线测试许多天线工程师们一直试图设计性能宽带天线活跃的研究领域有高度的设计灵活性,高效率和成本。各种几何形状,如圆锥形椭圆形四面体楼梯和H型和地面之间的空隙可以进一步提高带宽一个多层的DRA可用于提高带宽加载谐振器由于DR影响辐射的共振频率耦合机制单极带宽辐射模式高阶模式在E-平面,观察这种结构类似的不对称30*30 mm2的、介电常数为2.94、厚度为0.762mm的RT6002基片所支撑。水平面投影到基片处于DRA下面,水平面的大小是11* 30 mm2,线的阻值大约为50欧姆,匹配电压器的长度为(Lg-LF1)。剩下的天线部件如图2所示。 数字调查 数字调查十分重要,因为它向天线工程师提供了一些对天线特点的理解,对我们的天线研究有帮助。首先,我们展示了如何提高E-平面削减宽阔面辐射模式。即便图二的结果可以从2007的IEEE天线及传播会议中找到,它完全没有提到改进E-平面削减模式的沟效应。我们通过其他方式进一步改进辐射模式。其次,我们就带宽问题研究了一些参数,从而了解我们理想的DRA的特性。其三,我们比较了H-平面削减模式以及我们理想类型和平坦类型的垂直水平面的交叉极化等级的效果。同样要指出的是,理想类型的物理性能强,在被植入绝缘基片时可能不需要任何黏合剂,只需在DRA表面沾一点点胶水即可黏在基片上。平面类型则需要在基体表面涂上黏合剂。 许多宽阔面模式的DR天线在电流探测时活跃,其宽阔面模式趋于畸形。由于高阶模式的存在,在中高频带出现辐射模式的变形。在E-切面辐射型因为非对称结构的单极电子探针激励,大倾角也激发更高模式(8.5 GHz 到9.5 GHz)。 图8和9显示了地面对安装在竖直平面边缘的DRA的地面效应。众所周知超宽带平面单极天线的本身就有其不平衡性,电流既分布在地平面也分布在辐射体中,所以地平面的尺寸和地面与辐射体的之间的距离影响天线的性能。 图8所示为地面对DRA的空中反射系数。我们提出的UWBDRA反射系数受地面尺寸的变化波动小。但地面尺寸影响低频段的分布。图9所示为保持DRA的总尺寸时,地面与DR之间的距离对实验的影响。与UWB天线比起来,地面与DR之间的距离对获得好的阻抗匹配效果影响不明显。 实验显示,由多种材料复合的DRA能提高带宽。作为基片,陶瓷系数为2.94,DR是DRA的一部分,我们研究基片尺寸的影响。图10显示,基片尺寸没有影响。 另一个重要发现是DR和激励源之间的有效耦合可以通过选取匹配变压器的长度和宽度来实现。图11和图12所示为匹配变压器对安装在竖直平面边缘的DRA的影响。匹配阻抗对匹配变压器的长度和宽度变化非常敏感,特别是在高频段。 我们可以发现地面和基片的尺寸影响基本可以忽略不计,地面和DR之间的裂缝对获得匹配阻抗影响也不大。然而,合适的匹配变压器长度和宽度对获得好的匹配阻抗非常重要。 采用平面模式的一些DRA没能达到UWB或宽带辐射模式的要求。DRA的结构,其中有垂直地平面,平面安装型(把DR基片上),要求粘接基垂直平面的平面型H-面模式辐射由于天线的非对称结构不具有对称网络分析仪HP8510c模拟和实测匹配系数模拟从3.53GHz至9.675 GHz的93%带宽反射系数dB,测量从3.685 GHz至9.96 GHz频段的92%带宽。而且可以看出反射系数为-15dB时可以提供77%的带宽。 DRA的远场辐射模式通过模拟仿真得到了测量和证实。图18描绘了在三个不同频率的辐射模式模拟结果与实测。估算天线效率是基于有损和无损天线的HFSS仿真计算器。天线辐射效率的计算就是指向性天线增益率,这是百分百的无损情况。当然,这样计算的结果数值偏高,因为数值收敛问题没能解决。因此,我们考虑无损情况下出现的错误并且校正有损情况下的错误。在可用的频率范围内实测的天线效率与估计的天线效率吻合。 天线获得了宽带中大于百分之九十五的天线效率。此外,在可实施的频段天线增益持续增加。 结论 安装在垂直于地面边缘的矩形DRA因为其宽边辐射模式应用于无线移动应用和窄脉冲传感器。与水平于地面的DRA相比,这种结构所提供的天线体积较小。目前,设计了一个A型DR用来克服E-平面辐射图的畸变。该DRA在所允许的频段内有稳定的增益和很高的天线效率。参数分析结果表明,该DR有的优良特性,使它成为传感器应用很好的选择。该设计进一步拓宽了DRA的使用范围,可使细天线很容易地与便携式无线设备集成。 致谢 在此感谢P.-S. Kildal教授和Mr. C.Xiaoming提供的瑞典哥德堡查尔莫斯理工大学信

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