研究目的
开发一种快速且精确的闭合形式模型,用于预测同轴馈电矩形微带天线的关键参数(包括谐振频率、品质因数、带宽、增益和输入阻抗),这些参数作为纵横比、馈电位置和基板电气参数的函数,以供CAD程序使用。
研究成果
改进后的闭式模型能准确预测长宽比0.4至2.0、基板厚度d/λg≤0.23、介电常数2.2至10.2的矩形贴片天线的谐振频率、品质因数、带宽、增益和输入阻抗。该模型与实验及仿真结果高度吻合,具有CAD应用所需的简洁快速特性,且可推广至其他规则贴片形状与基板。未来工作可通过考虑漏波模式提高精度,并将其推广至缺陷地平面情况。
研究不足
该模型不适用于倒置几何结构,且由于腔体模型的固有局限性,在贴片边缘附近可能存在误差。该模型未考虑漏波模式,也未纳入表面波损耗,但对于d/λg≤0.25的基板,即使不考虑这些因素,模型仍表现良好。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用基于腔体模型和单谐振并联R-L-C电路分析的改进闭式模型。理论模型包含谐振频率、输入阻抗、品质因数、带宽及增益的表达式。
2:样本选择与数据来源:
原型天线蚀刻于Taconic(εr1=2.33,d1=0.7875毫米,tanδ1=0.001)、Rogers(εr1=2.4,d1=1.58毫米,tanδ1=0.0022)和Arlon(εr1=9.8,d1=1.63毫米,tanδ1=0.0004)等基板。实验数据与文献资料用于验证。
3:33,d1=7875毫米,tanδ1=001)、Rogers(εr1=4,d1=58毫米,tanδ1=0022)和Arlon(εr1=8,d1=63毫米,tanδ1=0004)等基板。实验数据与文献资料用于验证。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:网络分析仪Agilent E5071B、基板(Taconic、Rogers、Arlon)、同轴探针(直径g=1.24毫米或1.27毫米)及蚀刻材料。
4:1B、基板(Taconic、Rogers、Arlon)、同轴探针(直径g=24毫米或27毫米)及蚀刻材料。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:设计并制作具有不同长宽比、馈电位置及基板参数的天线。使用网络分析仪测量输入阻抗、谐振频率等参数,并通过HFSS软件进行仿真。
5:数据分析方法:
将模型计算值与实验及仿真结果通过统计方法对比,评估准确性与一致性。
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获取完整内容-
Network Analyzer
E5071B
Agilent
Used to measure the input impedance and other parameters of the antennas during experiments.
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HFSS Software
Ansys
Electromagnetic high-frequency structure simulator used for validating the model through simulations.
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Coaxial Probe
Used to feed the patch antenna, with diameters of 1.24 mm or 1.27 mm as specified.
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Substrate
Taconic
Dielectric material for antenna fabrication, with specific electrical parameters.
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Substrate
Rogers
Dielectric material for antenna fabrication, with specific electrical parameters.
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Substrate
Arlon
Dielectric material for antenna fabrication, with specific electrical parameters.
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