什么是贴片天线?
微带贴片天线具有外形简单、成本低、体积小、重量轻等优点。这种天线不需要任何额外的尺寸,并且可以蚀刻在相同的移动PCB上。
图中显示了我们设计中的一个这样的结构。据我们所知,微带是由一侧覆盖有接地面的介质衬底和另一侧覆盖有金属导电带线的介质衬底构成的。在微带中,一侧是空气,另一侧是电介质,因此不存在纯TEM模式。利用光刻技术构造微带贴片天线,再组装其他射频、微波有源和无源器件。贴片天线最广泛地应用于蜂窝移动终端,在GSM、CDMA和LTE网络中运行。本文将介绍DCS频段微带贴片天线的设计。
移动微带贴片天线设计实例
让我们在设计中考虑以下贴片天线的规格。
•中心频率(Fo): 1800MHz
介电常数(εr): 11.9
•基板高度(h):1.5mm
•利用以下公式计算微带贴片天线的宽度。
W = c / 2*Fo*(εr+ 1) / 2)0.5;
C大约是3x108这页上所有的计算
这使得W = 0.03293米= 32.93毫米
•计算有效介电常数ε雷夫用下面的公式。
ε雷夫=((εr+ 1) / 2) +(εr1) / 2) * (1 + 12 * h / W)-0.5
得到ε雷夫= 10.8323
•用以下公式计算贴片天线的有效长度
leff= c/ 2*Fo*ε雷夫0.5
这就得到Leff约0.025m =25mm
•计算长度扩展ΔL使用以下公式:
ΔL= 0.412*h* (ε雷夫+ 0.3) (W/h + 0.264) / (ε雷夫- 0.258) (W/h + 0.8)
这给ΔL大约6.3528 e-4毫米
•用L = L计算贴片天线的实际长度eff- 2 *ΔL
L = 25mm - 2 (6.3528e-4)
L = 24.9987
•计算地平面尺寸Lg和Wg:
Lg = 6h + L = 6 (1.5) + 24.9987 = 33.9987
Wg = 6h + W = 6 (1.5) + 32.93 = 41.93
•计算进给点位置(Xf,Yf):
请注意,补丁部分的中心作为原点。进给点是从这个原点作为参考得来的。馈源点位于谐振频率下输入阻抗约为50欧姆的位置。
采用试错法确定各点进给点的位置。对所有结果进行比较,取回流损失最大的进给点作为最优点。在我们的贴片天线设计中,Yf为零,通过试错得到Xf。
结论
利用IE3D、AN-SOF、CST等射频和微波天线设计软件对天线设计进行仿真和优化。这移动微带贴片天线设计也可以应用于所有其他频带类似的方式概述在这里。
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