宽带平面螺旋天线的研究与设计

分享到:

1.1 天线辐射元的设计

        阿基米德螺旋天线是一种自互补天线,即天线臂宽与间隔相等。对于自互补结构的天线,由巴俾涅原理知其输入阻抗为60πΩ。如微带衬底介电常数为εr,则输入阻抗

        选择普通基板εr=4.6,基片厚度h=1 mm,这样天线的输入阻抗约为Z0=112.6Ω。天线外圈周长必须大于1.25倍λmax,馈电点间距必须小于λmin/4。

1.2 背腔设计

        要获得单向辐射,需要用到反射腔,也可以在背腔内填充吸波材料,考虑到增益,本文腔体内部不填充吸波材料,而直接采用λ/4扼流套作为背腔。其基本结构如图2所示,在同轴线外部加上一个长度为λ/4的金属套,底端与同轴线外皮短接,该金属套与同轴线的外导体构成一个特性阻抗为Zc的新同轴线L,且终端短路。易知,终端短路的λ/4长的同轴线有开路效应即从L顶端向下看去,特性阻抗为Zc的同轴线的输入阻抗为无穷大,也就是说如果在该段传输线上有电压电流分布,则最顶端为电压腹点,电流节点,从而这种结构有一定的扼流作用。

1.3 输入阻抗匹配设计

        由阿基米德螺旋天线的辐射机理可知,要保证辐射为轴向辐射,辐射场为圆极化,必须要求等辐反相对其馈电,即要求平衡馈电,而同轴线是不平衡馈电系统,所以应在馈电端与天线之间加一个不平衡至平衡的变换器,即巴伦。宽频带的同轴线到微带线的转换巴伦通常采用锥削巴伦,驻波带宽可以达到8倍频程以上,但是这种巴伦不易于加工,并且在巴伦变换段出现了射频泄漏,会影响天线的方向图,本文采用一种窄带的匹配,采用了空心的同轴变换段代替巴伦,这种结构带来了馈电不平衡等影响,但是加工实验方便,前期设计时可以采用。

        本文针对空心同轴段长度及基板厚度做过实验,分别测试对天线输入驻波的影响。空心同轴段取6~10 mm,介质基板厚度取O.5~1.5 mm,发现在空心段长为8 mm,基板厚为O.5 mm时,驻波特性较好,驻波测试曲线如图3所示。在1~8 GHz的宽频带内驻波都小于2,证明这种窄带匹配还具有不错的效果。

1.4 测试结果

        由于阿基米德螺旋天线是螺旋天线,需要测试其圆极化性能。方向图测试时要分几种情况分别测量,即在发射天线水平或垂直极化时,将螺旋天线旋转一定测试角度(如45°),然后再由测试数据计算得到天线圆极化特性,图4为螺旋天线水平放置,发射天线垂直极化时测得的两个频率对应方向图。天线在同样条件下放置时的增益曲线如图5所示。由天线各方向放置时测得的方向图曲线得到天线的轴比如图6所示。

2 结 语

        本文仿真并设计了带宽为2~7 GHz的平面双臂阿基米德螺旋天线,给出的测试结果表明这类天线驻波带宽(VSWR<2)可以达到8倍频程以上;方向图在低端3 dB宽度(半功率宽度)较宽,随频率的增加逐渐变窄;设计频带内增益在2 dB左右;天线轴比在3 dB以内,且越到高端,轴比越大,圆极化性能越差。


 

继续阅读
爱立信:5G更多的是需要由应用来驱动

在近日于乌镇举行的第五届世界互联网大会“5G时代:开放合作 共创未来”论坛上,爱立信东北亚区副总裁兼数字服务事业群总经理申宁山博士(Dr.Sinisa Krajnovic)表示,未来5G行业将更多是由应用而非技术来驱动。

Qorvo QPA3250 荣获BTR“顶级产品”奖

Qorvo宣布QPA3250在《宽带技术报告 (BTR) 》的2018年度“钻石科技评选”中以高分荣获有源网络硬件类别的“顶级产品”奖。Qorvo的QPA3250是业内首款针对数字预失真 (DPD) 进行优化的混合式功率倍增器放大器模块,可部署在深度光纤电缆设备节点。相比传统型节点部署,距离用户端更近,使有线宽带服务运营商大幅节省能耗。

Ku波段射频高速通信系统设计与实现

当今的信息大爆炸时代,媒质承载的信息量越来越大,特别是高清多媒体视频流,对信息传输的实时性要求越来越高,这些需求促使信息传输速率逐步攀升,现阶段无线通信技术蓬勃发展,LTE、5G技术接踵而至。由香农定理我们可知,无线通信的速率与信道带宽相互关联,带宽越宽,速率就越高,容量也就越大。而在VHF、UHF、L、S等较低频段,频谱资源拥挤,可用带宽有限,因此向更高的频段发展,以获得更宽的信道带宽,是未来通信系统发展的必然趋势。

三大运营商初试千兆宽带,效果显著

如今百兆宽带已经很普及,随着提速降费的持续推进,以及运营商在固网宽带市场的竞争激烈,千兆宽带也渐渐走进我们的生活。

Verizon将推出5G Home服务,5G时代要开始了?

Verizon将于10月1日在美国4个城市部分地区推出其5G Home服务,该运营商表示这是全球首个商用5G宽带服务。不过,这一声明可能有些夸大其词,鉴于Verizon的服务是基于专有标准而非完全标准化的5G技术。但是,全球最大规模的电信运营商之一推出这样的类5G服务,仍然是5G和整体电信市场的一个重要里程碑。