一种新型宽带电磁偶极子天线

【摘 要】一种新的宽带偶极子天线是由一个水平电偶极子和一个垂直定向折叠的短路贴片天线构成的。该天线由梯形探针馈电，不需要巴伦馈电。我们构造了一个模型，并对其进行了测量。结果表明该模型实现了如下技术指标：工作频率1.65Ghz-4.65Ghz，相对带宽95.2%，驻波比小于等于2。在工作频率范围内，天线有稳定的辐射方向图，低交叉极化，低背向辐射，E和H平面方向图相近，天线的增益范围为7.9±0.9dB。

该天线由一个水平放置的蝶形平面电偶极子，一对垂直方向的折叠短路贴片，阶梯状的探针，一个接地平面，以及一个SMA连接器构成。电偶极子被连接到由两个折叠短路贴片构成的磁偶极子的顶端。每个垂直取向的折叠短路贴片是通过折叠梯形形状的金属贴片形成的。两个垂直的贴片由s=18mm的间隙隔开。

我们用一个阶梯状的探针以激励天线。该结构包括两个部分，传输线和耦合分离部分，如图1（c）所示。通过折叠的线性锥形金属带材形成的传输线作为空气分离线，与其中一个垂直贴片相距1mm。它被放置到接地面，并有一端下方连接到地平面的SMA连接器。L形的耦合带线分离器是通过折叠一个均匀的金属带材形成的。其水平部分是用于耦合电能到天线。垂直部分纳入一个垂直的贴片，引入了一些电容来补偿水平部分引起的的电感。通过仔细的调整参数，可以实现良好的阻抗匹配。

在整个工作频带，通过组合磁偶极子和电偶极子，具有良好的电气特性如低背向辐射，稳定的天线增益和对称的辐射方向图的天线得以实现。根据我们的调查研究，垂直折叠短路贴片天线作为一个磁偶极子能实现宽带宽和稳定的天线增益。电偶极子和磁偶极子同时由阶梯状的探针馈电。基于HFSS V13，我们构建和测试了一个原型，实验结果与仿真结果很接近。

变量 W0 W1 W2 W3 L0

值（mm） 79 9 40 3 53

变量 L1 L2 L3 a b

值（mm） 18 9 3 13 13

变量 c d1 d2 s Gl

值（mm） 1 2.8 1.6 18 120

通过使用Ansoft HFSS软件来仿真。 SWR，天线的增益和辐射方向图的测定结果是由Agilent E5071C网络模式分析仪和一个的SATIMO STARLAB近场测量系统得到的。

图示结果表明仿真和测量得出的S参数具有较好的一致性。当工作频率从1.65至4.65 GHz变化时，测得的阻抗带宽为95.2%（SWR≤2）。图示还表明该天线能实现可接受的增益。当工作频率从1.65至4.65 GHz变化时，测得的增益约为7.9±0.9dB。

参考文献：

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