帶線型陣列天線單元的一體化設計

1、帶線型陣列天線單元的一體化設計萬 濤（中國電子科技集團公司第20研究所，西安，710068）摘 要：本文采用帶狀線形式的饋電網(wǎng)絡與雙面印刷偶極子相結合，設計了一種新型的一體化帶線形陣列天線單元，其具有頻帶寬、結構緊湊、體積小等優(yōu)點。X波段加工的天線實物表明其駐波系數(shù)小于2的相對帶寬超過20%，并且頻帶內(nèi)天線E面副瓣電平小于指標要求的-22dB，滿足了實際使用要求。這種一體化設計的帶線形陣列天線單元適合于用印刷電路技術大批量生產(chǎn)，是大型天線陣的一種理想的輻射縱列形式。關鍵詞：陣列天線；帶狀線；雙面印刷偶極子An Integrative Design of Stripline Array Ante

2、nna UnitWan Tao(The Twentieth Institute of Electronic Science & Technology Corporation; Xian 710068; China)Abstract: A novel integrative design of stripline array antenna unit is introduced in this paper. Combined stripline feeding network with double-faced printed dipoles, this proposed antenna has

3、 advantages of broad bandwidth, compact structure, small bulk, etc. The experimental unit processed in X band achieves over 20 percent VSWR bandwidth of less than 2, and good sidelobe level under desired -22dB within bandwidth in E plane. The unit meets need for practical use. The integrative design

4、 of stripline array antenna unit was readily amenable to mass production with printed circuit technology. This unit was properly treated as a seemly radiation element in array antennas.Keywords: array antenna; stripline; double-faced printed dipole131 引言相控陣天線系統(tǒng)中陣列天線單元的設計是一維相掃天線設計的關鍵。為進一步提高相控陣天線的性能，對

5、陣列天線單元的研究一直是雷達天線界關心的課題。本文介紹的帶線型陣列天線單元具有頻帶寬、結構緊湊、體積小、易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點。采用一體化設計的帶線型陣列天線單元，其饋電網(wǎng)絡適于與天線陣結構一起制成，適合于用印刷電路技術大批量生產(chǎn)，是大型天線陣的一種理想的輻射縱列形式。2 設計原理2.1 陣列天線單元中的激勵幅度分布在強制饋電網(wǎng)絡中，最常用的電流幅度分布形式是泰勒幅度分布。對于一般的線陣，泰勒分布可以在滿足一定副瓣電平要求的前提下，使波束最窄、增益最高，從而達到最優(yōu)化的設計目的。我們知道，連續(xù)線元的泰勒照射函數(shù)為： （1）式中（2），（3）式中為線元長度，為天線泰勒分布方向圖的等副瓣個數(shù)，SLL為

6、設計的副瓣電平（為正值），為離散單元到線元中心的距離，為雙余弦函數(shù)，從上式中我們還可以求出A為： （4）利用以上公式，編制程序輸入單元間距、單元數(shù)N、理想副瓣電平SLL、等副瓣個數(shù)，即可優(yōu)化出離散單元的電流幅度分布。在實際設計中，需預先考慮到由于單元及功分器網(wǎng)絡的加工及裝配等多項誤差，同時由于輻射單元的外互耦及帶狀線饋電網(wǎng)絡的內(nèi)互耦等多項因素所帶來的影響。2.2 帶狀線饋電的雙面印刷偶極子輻射單元傳統(tǒng)微帶巴倫饋電的印刷偶極子天線，由于采用的是微帶線形式的饋電網(wǎng)絡，其輻射損耗較大、且電性能受外界電磁環(huán)境影響較大，并且它采用的是單面輻射振子結構，其H面方向圖并不是完全對稱的。本文通過將微帶形式的印

7、刷偶極子天線的饋電網(wǎng)絡改進為帶狀線形式，并且采用雙面輻射振子結構，可以獲得一種帶狀線饋電的新型寬帶印刷偶極子天線，這類天線也可獲得較寬的帶寬及良好的方向圖特性，并且其饋電網(wǎng)絡適于與天線陣結構一起制成。帶狀線饋電的雙面印刷偶極子天線結構如圖1所示，包括了上下兩層覆銅印刷偶極子天線、中間帶狀線饋電網(wǎng)絡以及兩層介質(zhì)板組成。其設計辦法是在傳統(tǒng)微帶巴倫印刷偶極子天線設計計算的基礎上，將微帶線中的特性阻抗、線長、線寬等參數(shù)轉換為帶狀線形式下相應的各參數(shù)，并且通過仿真略微調(diào)整即可獲得精確的設計參數(shù)。我們對一工作在中心頻率f0的輻射單元做了仿真，仿真結果表明其駐波系數(shù)小于2的相對帶寬超過20%。圖1 HFSS

8、仿真中帶狀線饋電的雙面印刷偶極子天線結構及駐波仿真曲線2.3 陣列天線單元的一體化設計將帶狀線饋電的雙面印刷偶極子輻射單元與帶線型功分網(wǎng)絡進行一體化設計，單獨設計好的功分網(wǎng)絡各輸出端口分別連接雙面印刷偶極子輻射單元的饋電口，考慮到互耦因素，通過仿真試驗略微調(diào)節(jié)各級阻抗變換段的線寬，即可獲得滿足電氣性能需求的陣列天線單元結構。3 實物測試結果分析根據(jù)以上方法，我們在X波段設計了一副中心頻率工作在f0，輻射單元數(shù)為16個，要求副瓣電平-22dB的陣列天線單元，加工的天線實物如圖2、3所示。圖2 陣列天線單元正、背面圖3 陣列天線單元中間的饋電網(wǎng)絡圖4、5分別是天線實物的駐波測試曲線以及遠場E面方向

9、圖測試結果。測試表明，該帶線型陣列天線單元駐波系數(shù)小于2的相對帶寬超過20%，并且從f0到f4的五個頻點上天線E面的副瓣電平均小于指標要求的-22dB，天線電氣性能滿足實際使用要求。圖4 陣列天線單元實測駐波曲線圖5 陣列天線單元實測E面方向圖4 結論本文采用帶狀線形式的饋電網(wǎng)絡與雙面印刷偶極子相結合，設計了一種新型的一體化帶線形陣列天線單元，X波段加工的天線實物表明其電氣性能指標滿足設計要求。這種形式的陣列天線單元適合于用印刷電路技術大批量生產(chǎn)，是大型天線陣的一種理想的輻射縱列形式。參 考 文 獻1 林昌祿. 近代天線設計. 人民郵電出版社. 1993：98-107.2 周朝棟，王元坤，周良

10、明. 線天線理論與應用. 西安電子科技大學出版社. 1988：27-37.3 Garg R, Bhartia P, Bahl I, etc. Microstrip Antenna Design Handbook. Artech House. 2001：399-416，771-810.4 鐘順時. 微帶天線理論與應用. 西安電子科技大學出版社. 1991：1-11，228-240.5 Edward D, Rees D. A broadband printed dipole with integrated balun. Microwave Journal. 1987(5)：339-344.6 秦浩

11、，李剛. 一種一體化設計的陣列天線單元. 雷達科學與技術. 2006, Vol.4, No.4：245-248.7 萬濤，王風. 一種帶狀線饋電的新型寬帶印刷偶極子天線. 電子測量技術. 2007, Vol.30, No.12：22-25.作者簡介：萬濤（1978），男，工程師，從事射頻、微波電路和天線設計研究，Email：jason_walter聯(lián)系電話02988788672工作單位：中國電子科技集團公司第20研究所五室通信地址：西安市92信箱65分箱，郵編：710068UHF頻段RFID天線技術研究葛壽兵1 龔成2中國電子科技集團公司第23研究所 1（上海2019

12、00）中國電子科技集團公司第50研究所 2（上海200063）摘 要：本文概述了RFID技術的系統(tǒng)組成及工作原理，重點介紹了標簽天線的設計原理與實例，對標簽天線的設計工作有一定參考價值。關鍵詞：RFID；天線；測量；電子標簽Research of RFID antenna for UHF bandGe shou-bing 1 Gong cheng2No.23 research institute of CETC1 No.50 research institute of CETC2Abstract: In this paper ,an overview of antenna design for

13、 passive RFID tags is presented. We discuss various requirements of such designs, outline a generic design process. The low profile, low cost and high efficiency of the antenna render it suited for a variety of RFID applications. Keywords: RFID; antenna; measurment1 RFID系統(tǒng)的組成與工作原理射頻識別系統(tǒng)主要是有電子標簽、讀寫設備

14、、中央處理系統(tǒng)以及用戶終端所組成，其系統(tǒng)組成如圖1所示。大體上講RFID系統(tǒng)是由電子標簽和閱讀器組成的。圖1 射頻識別系統(tǒng)應用框圖RFID系統(tǒng)的工作原理，參照圖2所示。當電磁波從雷達天線向周圍空間發(fā)射時，會遇到不同的目標，那么到達目標的一部分高頻能量以不同的強度散射(或反射)到自由空間的各個方向。當然有某一小部分能量會返回到發(fā)射大線，被稱為回波。在雷達技術中，通過測量回波信號來測量遠程目標的距離和定位。一方面，如果按照某一規(guī)律控制目標反射信號幅度、相位或頻率(稱為調(diào)制)，那么雷達接收機在接收到反射信號后通過解調(diào)就可獲得調(diào)制信號的相關規(guī)律。如果這一規(guī)律是一串有序的數(shù)字信號，那么就可以利用雷達波束

15、進行某種通信。圖2 調(diào)制的雷達散射同樣，參見圖3所示。對于微波射頻識別系統(tǒng)來說，接收天線相當于等效有一個可變負載。當數(shù)據(jù)流從閱讀器發(fā)出時，接收天線利用其可變的負載特性，將控制接收天線的反射信號，把相關應答信號調(diào)制到反射的電磁波上。當閱讀器接受到反射信號時，進行解碼獲取被識別的信息并發(fā)出相應的電磁載波。而被識別的信息通常被存貯在電子標簽中。電子標簽含有被識別的專用信息，可以作為被識別物體的身份象征。利用閱讀器和電子標簽之間的射頻通信完成相關的數(shù)據(jù)交換，達到被識別的目的。然后，接收到相關被識別信息的閱讀器將相關信息通過局域網(wǎng)絡系統(tǒng)和Internet網(wǎng)路系統(tǒng)傳送到直接管理部門，供管理者實時遠程管理以

16、及跟蹤，使遠程移動商務成為可能。這就是RFID系統(tǒng)的簡要工作原理。在這個系統(tǒng)中最最關鍵的核心部件是電子標簽。圖3 常用的電子標簽天線2 電子標簽天線的設計在微波RFID系統(tǒng)中，天線被用于接收和發(fā)射電磁波，即進行能量的轉換裝置，常用半個波長的天線。在近于半波長時，天線處于諧振狀態(tài)，輸入阻抗接近為實數(shù)。此時，天線的效率較高，輻射及接收電磁波的能力較強，并且易于實現(xiàn)匹配。實際上，并不是所有的系數(shù)都采用半波長的天線，小于半個波長的天線也是可以使用的，只是其輸入感抗增加，輸入電阻降低。將造成難以實現(xiàn)阻抗匹配，輻射效率也降低，這就意味著接收功率降低，后向散射回閱讀器的功率也減小。通常使用的諧振天線也有半波

17、對稱振子、折合振子以及各種形狀的微帶天線。一般地，對稱振子都使用線形振子或者是被印制在介質(zhì)板上。為了降低天線的歐姆值以及導體損耗等，對稱振子的寬度要盡量寬些，制作材料的電阻率要低。電子標簽常用的對稱振子天線示于圖3。對于常規(guī)的對稱振子天線，呈線形振子，即導線的半徑a與波長相比小得多(a/1),被稱為線天線。參照圖4所示的坐標系統(tǒng)對稱振子的典型參數(shù)為：圖4 坐標系統(tǒng) 長度：一般講，半波對稱振子天線的長度就是半個波長。實用中的對稱振子天線，其實際長度并非是精確的半波長，而通常是小于半個波長。這是由于對稱振子的輻射損耗和末端效應引起電流的波長縮短，從而引起天線長度的縮短，在實際的設計時天線的諧振長度

18、與波長縮短系數(shù)有如下關系: （1）其中：為波數(shù)，為工作波長，為波長縮短系數(shù)，工程上，一般可用下式進行計算： （2）這里a為天線振子的半徑。常用的片狀對稱振子(如圖3中的b)其寬度w也可等效為圓柱形對稱振子的半徑:工程上有如下等效關系： （3） 方向函數(shù)、方向性系數(shù)：參照圖4所示的坐標系統(tǒng)，半波對稱振子的方間函數(shù)可以表示為: （4）天線的方向性系數(shù)可由式（5）給出。圖5中給出了半波對稱振子的方向函數(shù)曲線。 （5）在最大輻射方向上（）時，其方向性系數(shù)為1.64即2.15dB。在實際RFID系統(tǒng)中，電子標簽被安裝在被識別的物體上，而被識別的物體常常是金屬的。為此電子標簽天線的設計必須計入無限大金屬背

19、板的影響。圖5 對稱振子的方向圖參照圖6所示的坐標系統(tǒng)。假定天線距金屬板的距離為d。則安裝在金屬背板上的對稱振子天線可以看作是理想導體平面上的水平對稱振子天線。則其輻射場的方向函數(shù)可寫為： （6）圖6 金屬平板對天線的影響其中：為半波振子的方向函數(shù)，由式（4）給出： （7）被稱為陣因子。圖7中給出了安裝在金屬背板上的半波振子天線的典型方向圖，比較圖5和圖7可以看到，在無限大金屬板上的對稱振子天線，其H面波瓣寬度明顯變窄。當距離d時，其最大輻射方向仍然在（）的方向上；當時，其在方向上的輻射場為零。因此，在RFID系統(tǒng)中結合具體工程應用一般選d，一方面易于使標簽緊貼被識別物體，盡量減少所占空間;另

20、一方面也使天線的最大輻射方向垂直于理想導體表面。 圖7 金屬板對天線H面方向圖的影響圖8 對稱振子的輸入阻杭隨長度的變化 輸入阻抗及駐波比：對稱振子天線的阻抗就是它位于自由空間的輻射阻抗，是“吸收”其自輻射功率的阻抗。對稱振子的輻射功率就是振子電流在自身電磁場作用下的感應輻射功率。其輸入阻抗可用感應電動勢法求得為： （8）其中：（9）C=0.5772 為歐拉(Eular)常數(shù)。（10） （11）其中a為振子半徑。圖8中給出了對稱振子天線的輸入阻抗隨電長度的變化曲線（其中a0.001）。當考慮到無限大金屬背板的影響時，對稱振子天線的阻抗可由下式給出： （12）其中，由式（8）給出。 （13） （

21、14）（15），圖9給出了無限大金屬平板上水平對稱振子的阻抗特性。可以看到，當小于0.5時，輸入阻抗曲線變化劇烈，說明地面對天線的輸入阻抗影響很大；當大于0.5時，輸入阻抗曲線變化趨緩，說明地面對天線的輸入阻抗影響減小；當趨于無限大時，輸入阻抗曲線變化平穩(wěn)，并逐漸趨于自由空間天線的輸入阻抗。說明地面對天線的輸入阻抗影響減弱。半波對稱振子天線的帶寬一般為5%左右，屬于窄頻帶天線。而采用寬帶饋電技術可以實現(xiàn)1020%的工作帶寬。圖9 地面對水平半波振子輸入阻杭的影響圖圖10 標簽天線的結構圖示意圖3 設計實例在這里我們將介紹一個天線的仿真，其中我們比較關心的參數(shù)是天線的輸入阻抗。在RF裝置中，工作

22、頻率增加到微波區(qū)域的時候，天線與標簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴峻。天線的目標是傳輸最大的能量進出標簽芯片。這需要仔細的設計天線和自由空間以及其相連的標簽芯片的匹配。為了最大功率傳輸，與天線接的芯片的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配。幾十年來，設計天線與50 或70歐姆的阻抗匹配，但是可能設計天線具有其他的特性阻抗。例如，一個縫隙天線可以設計具有幾百歐姆的阻抗。一個折疊偶極子的阻抗可以是一個標準半波偶極子阻抗的20倍。印刷貼片天線的引出點能夠提供一個很寬范圍的阻抗（通常是40 到100歐姆）。選擇天線的類型，以至于它的阻抗能夠和標簽芯片的輸入阻抗匹配是十分關鍵的。由于微波射頻識別系統(tǒng)工作的特殊

23、性，標簽天線的設計參數(shù)與一般的天線有所不同，為了正常工作，要滿足以下條件：足夠的小以至于能夠貼到需要的物品上，在智能交通系統(tǒng)中，不能影響車輛的駕駛；有全向或半球覆蓋的方向性，這樣對標簽的放置就沒有特定要求；能提供最大可能的信號給標簽的芯片；無論物品在什么方向，天線的極化都能與讀卡機的詢問信號相匹配；具有魯棒性；非常便宜。在微波RFID系統(tǒng)中，可選的天線有幾種：雙偶極子、折疊偶極子、印刷偶極子、微帶面和雙數(shù)螺旋。標簽是貼于被識別物體表面的，物體的材料和形狀可能會對標簽天線的輻射特性產(chǎn)生嚴重的影響，使之與孤立狀態(tài)是不相同的，比如：金屬表面對遠場方向圖的影響，介質(zhì)材料對諧振頻率的影響等，所以在選擇和

24、使用天線的同時，必須再分析整體特性?？紤]到系統(tǒng)實際應用環(huán)境通常天線的面積占整個標簽的80%左右，所以天線的尺寸不易過大，選用具有中、低增益的天線單元作為標簽天線的收發(fā)天線即可。通常微波RFID系統(tǒng)中使用的標簽天線是半波對稱振子天線、微帶天線等等，但是在915MHz 工作時，這些天線的尺寸過大，不適合實際使用。我們設計了一款結構如圖10所示的天線，在兩塊介質(zhì)薄板上覆一層薄銅，銅片的結構見圖所示。天線工作頻段在915MHz，采用介電常數(shù)為2.2的材料，兩層介質(zhì)板的大小為：76.144mm ，上層介質(zhì)厚0.7mm ，下層介質(zhì)厚0.5mm。這個標簽天線可視為一種片狀對稱振子天線，左右兩部分為天線的兩極

25、，中間縫隙處安裝存有資料的集成芯片。從減小其物理尺寸為目標，首先將其一極（圖10中的左邊部分）的寬度加寬，加寬的寬度和選擇的長度由實際工作要求（尺寸）決定，這樣不僅可以降低其特性阻抗，使其阻抗曲線變化平緩，還可以展寬工作頻帶，因為如果采用兩極都加寬，輻射特性當然更好，但是面積又過大了，達不到需要的目的，所以只采用一極加寬；接著由粗極子過渡到細極子，之所以還需要采用細極子的原因是為了便于與集成芯片連接，因為集成芯片的體積很小，它的管腳間距通常只有一個毫米左右，若采用粗極子則易于引起芯片短接；再者為了減小天線兩極的長度，論文采用折疊的方法，充分利用標簽剩余的空間，在空的區(qū)域放置天線，從而減少其絕對

26、長度。我們采用Ansoft HFSS9.2進行仿真。在對天線參數(shù)稍微進行調(diào)整后：采用介電常數(shù)為2.2的材料，兩層介質(zhì)板的大小為：7144mm，上層介質(zhì)厚0.5mm，下層介質(zhì)厚0.5mm。仿真結果如圖11所示。從（a）圖中我們可以看出其遠場輻射方向圖和一般的對稱振子輻射相似；從（b）圖可以看出，這個標簽天線的工作頻帶有 9.8 % , 諧振頻率為915MHz，而在短路情況下仿真得到的天線諧振頻率在925MHz。；從（c）和（d）圖可以得到標簽天線的端口阻抗在915MHz的頻率上大致為：28j15。與PHILIPS 提供的芯片匹配良好，制作成的標簽經(jīng)實際測試性能良好，滿足用戶要求。 （a）遠場輻射

27、特性圖（b）反射系數(shù)dB值與頻率變化圖（c）天線阻抗實部值與頻率變化圖（d）天線阻抗虛部值與頻率變化圖圖11 天線仿真圖參 考 文 獻1 龔成. RFID中電子標簽天線設計. RFID技術與應用Vol.1, No.3, 2006, PP40-432 K.V.Seshagiri rao et al, Antenna Design for UHF RFID Tags: A Review and a Practical Application,IEEE.Trans-AP.,Vol.53,No.12, Dec,2005,PP3870-38763 CN200620039337.4作者簡介：葛壽兵、龔成，

28、男，高級工程師，主要研究領域為微波通訊及天線技術。電阻加載火山煙霧形平面超寬帶天線李長勇1,2 劉 瀏1 雙 濤1 康小平1 楊士中2(解放軍重慶通信學院，重慶 400035)1(重慶大學通信工程學院, 重慶 400030)2摘 要：本文設計了一種火山煙霧形平面印刷超寬帶天線，研究顯示其阻抗帶寬低頻端可達0.8GHz,在加載電阻回路后可以進一步降低天線阻抗帶寬的低端頻率，因此在作脈沖輻射時,可減小脈沖信號輻射失真。關鍵詞：超寬帶天線，火山煙霧，加載電阻，阻抗帶寬Volcano Smoke Planar Ultra-Wide Band Antenna Loaded Resistance Li C

29、hangyong1,2 Liu Liu1 Shuang Tao1 Kang Xiaoping1 Yang Shizhong2(Chongqing Communication Acadimic of P.L.A., Chongqing , 400035,) 1(College of Communication Engineering of Chongqing University, Chongqing ,400030) 2Abstract: The author designs a volcano smoke planar ultra-wide band antenna, which is co

30、mpose of the planar volcano smoke antenna and the resistance loop circuits. The lower cut-off frequency of the antenna bandwidth is investigation. The return loss (S11) of the input port of the antenna is measured. The research found that the lower cut-off frequency of antenna with and without resis

31、tance loop circuits is 0.5GHz and 0.8GHz, respectively. The results show the resistance loop circuits can expand the bandwidth of the antenna toward the lower frequency direction.Keywords: Ultra-wide band, antennas, volcano smoke, loaded resistance, bandwidth1 引言用于脈沖發(fā)射的超寬帶天線具有很寬的頻帶，頻帶的低頻端與天線的尺寸有關，要想

32、做到較低的低端截止頻率就要較大的天線尺寸，這在實際應用中又受限。因此研究在一定尺寸下進一步降低天線的低端截止頻率很有必要。對于高功率的TEM喇叭天線，有學者研究了基于電-磁振子組合型設計方法1,2，其設計思想是將TEM喇叭視為電偶極子，磁偶極子由良導體或者用適當加載的導體從側后方將喇叭相連形成,這樣電偶極子與磁偶極子組合輻射以增強低頻輻射能力。也有學者研究了基于短路片的平面單極超寬帶天線結構3,4以降低阻抗帶寬的低頻端的頻率，擴展了帶寬。這類天線的單極振子為一平面結構,并帶有一平板導體地板，在輻射單元與接地板間用短路片相連，并采用SMA頭的同軸線饋電，文獻3設計了一種橢圓金屬片作為輻射單元，文

33、獻4采用短路和切角技術相結合以提高帶寬?！盎鹕綗熿F形”天線5是由張開同軸線的外導體和火山煙霧形的內(nèi)導體形成的，這種天線具有很寬的帶寬，且在水平面為全方向性。基于這種結構，文獻6研究了外導體為平板單極結構的天線，研究顯示有超寬帶特性。為了減小天線剖面，基于上面短路結構和電-磁振子組合型設計思路，本文設計了一種平面印刷電路形式的火山煙霧形天線，并在天線上增加了電阻加載回路，研究結果顯示這種天線具有超寬帶特性，并增加電阻加載回路后可以進一步降低帶寬的低端頻率。2 火山煙霧型平面天線結構本文設計的平面印刷形式的火山煙霧形天線，如圖1采用共面波導饋電，天線大小，H=75mm，W=75mm，共面波導尺寸中

34、心導電帶寬W1=2mm，縫隙寬S=1mm，天線項端的圓弧半徑長為R1=20mm，兩邊的地板上部分也是半徑為R2=18mm的半圓弧，下部分高H2=10mm。天線頸部圓弧半徑R=47.3mm。加載電阻回路的火山煙霧形平面天線如圖1所示。天線加載回路由七個貼片電阻連接五段印刷導線，天線中間頂端的電阻連接天線振子與頂上一段導線。圖1 加載電阻回路的火山煙霧形平面天線3 數(shù)值分析與實驗結果用Ansoft HFSS對這種結構天線進行了數(shù)值分析.在HFSS中設計這種天線時有幾個關鍵點：加載電阻可以采用設置集總電阻加載邊界（Lumped RLC Boundary）條件的方法進行設置，天線的激勵源采用在共面波導

35、中心導電帶上設置集總口(Lumped Port )方式進行設置。圖2顯示了HFSS模型圖。在HFSS中，分析了這種天線的饋電處S11參數(shù)，并且比較分析了參數(shù)S11隨加載電阻的大小的變化關系。圖2 HFSS 中的天線模型數(shù)值分析結果可知：電阻的總阻值在1-2K歐左右時，帶寬的低頻端最低，加載電阻的數(shù)值太大（10K歐以上）或太小（幾百歐以下）都不利于帶寬的低端擴展。圖3，圖4給出了幾種電阻加載時S11的曲線。在電阻加載后，由于電阻的熱損耗，會減小天線的輻射效率。因此，圖5給出了在HFSS中考查不同電阻加載時的輻射電場大小，由此可知，加載電阻越大時輻射的電場越強，因此在選取加載電阻大小時，就折衷考慮

36、帶寬與輻射效率。圖3 加載電阻時天線的S11曲線圖4 加載電阻后的S11圖5 不同電阻加載時天線輻射電場的不同，YZ平面，1GHz實驗測試結果：制作了有加載回路和無加載回去路這兩種天線樣品，天線基板采用FR4材料，介電常數(shù)為4，厚0.8mm，如圖6和圖7。利用安立(Ani)公司的MS4624D網(wǎng)絡分析系統(tǒng)測出了這種天線10MHz9GHz 的S11數(shù)值，圖8給出了沒有加載回路的天線的S11數(shù)值，可知天線低端頻率在0.8GHz左右。加載電阻時，兩邊六個加載電阻都為150W，改變頂上電阻R的大小進行S11測試。由于測出的S11數(shù)值在高于5GHz時都小于-10dB，因此只取了5GHz以下的數(shù)值進行分析

37、。圖6 火山煙霧形天線圖7 加載電阻火山煙霧形平面天線圖8 無加載回路時天線的S11測試值圖9給出了在10MHz5GHz頻段內(nèi)天線三種情況下的S11值：無環(huán)無電阻、有環(huán)無電阻、有環(huán)有電阻。由此可知，加載電阻后，帶寬的低端載止頻率向低頻端擴展效果明顯。圖10和圖11比較了幾種加載電阻后S11測試結果，顯示了這個電阻值在2.2kW時最佳,低頻載止頻率可降低到0.5GHz左右。從圖9中還可看出，在有環(huán)導線，但沒有電阻時，這時的環(huán)并沒連通，幾段導線起到寄生耦合作用，S11出現(xiàn)了兩個大于-10dB的帶阻區(qū)。這與文獻7研究的利用寄生振子實現(xiàn)帶阻超寬帶天線的結果相一致。當天線上兩邊的六個加載電阻為1kW時，頂端的電阻為1kW和7.5kW時的S11測試值如圖12所示，可以看出，這時的帶寬低頻端增大，且出現(xiàn)了帶阻