【摘要】：提出了一種工作于太赫茲頻段的雙頻微帶天線。通過在天線輻射貼片上加載雙T型輻射縫隙,改變天線表面電流的路徑來實(shí)現(xiàn)雙頻特性。對(duì)天線模型進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)天線的諧振頻率分別為300和670GHz,最大增益達(dá)到了7.13dB。該雙頻天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工且性能指標(biāo)穩(wěn)定,可應(yīng)用于太赫茲通信系統(tǒng)中,其設(shè)計(jì)方法對(duì)雙頻微帶天線的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。
【圖文】：

４１２Ｈ（εｅ＋０．３）（Ｗ／Ｈ＋０．２６４）（εｅ－０．２５８）（Ｗ／Ｈ＋０．８），（４）式中，Ｈ表示襯底的厚度。通過上述公式可以初步計(jì)算得到輻射貼片尺寸的理論值，這些參數(shù)以及天線貼片上加載的縫隙的幾何參數(shù)需要進(jìn)行多次仿真分析，優(yōu)化后得到滿足不同性能指標(biāo)要求的設(shè)計(jì)方案。２仿真結(jié)果及分析本文利用電磁仿真軟件ＨＦＳＳ建模并進(jìn)行仿真分析，ＨＦＳＳ軟件是利用有限元法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算仿真的。根據(jù)上一節(jié)給出的天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，仿真得到了如圖２所示的天線的回波損耗Ｓ１１曲線。從圖中可以看出，在低頻諧振頻率ｆ１＝３００ＧＨｚ處，該天線的回波損耗達(dá)到了－２９ｄＢ，帶寬為１２ＧＨｚ（２９２～３０４ＧＨｚ）；在高頻諧振頻率ｆ２＝６７０ＧＨｚ處，天線的回波損耗值達(dá)到了－４０ｄＢ，帶寬達(dá)到了３１ＧＨｚ（６５７～６８８ＧＨｚ）�？梢娫撎炀�在這兩個(gè)諧振頻率上都實(shí)現(xiàn)了良好的性能。S11/dB-40-35-30-25-20-15-10-50200300400500600700頻率/GHz圖２雙Ｔ型縫隙貼片天線的回波損耗Ｓ１１２．１諧振頻率處的電流分布本節(jié)分析該天線在兩個(gè)諧振頻率處的電流分布情況，從物理上解釋天線諧振頻率的產(chǎn)生原因。圖３（ａ）所示為天線在低頻諧振頻率ｆ１＝３００ＧＨｚ時(shí)貼片上的電流分布結(jié)果，從圖中可以看到，電流的流向主要是沿著長(zhǎng)度Ｌ的方向，在寬度Ｗ的方向上均勻分布且集中分布在貼片上，該現(xiàn)象說明了天線的低頻諧振頻率是通過貼片產(chǎn)生諧振實(shí)現(xiàn)的；圖３（ｂ）所示為天線在高頻諧振頻率ｆ２＝６７０ＧＨｚ時(shí)貼片上的電流分布結(jié)果，從圖中

牛?面方向圖，由于該諧振頻率是由兩個(gè)Ｔ型縫隙產(chǎn)生的，所以其方向圖的主輻射方向位于關(guān)于０°對(duì)稱的－５０°和５０°，，最大增益達(dá)到了３．７１ｄＢ，３ｄＢ半功率波束寬度為－４１～４０°。天線在兩個(gè)諧振頻率都滿足設(shè)計(jì)的需要，能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)在兩個(gè)頻段上的正常工作。0306090120150-180-150-120-90-60-302.00-6.00-14.00-22.000306090120150-180-150-120-90-60-300.00-10.00-20.00-30.00(a)f1=300GHz(b)f2=670GHz圖７天線ＥＨ面方向圖３結(jié)束語本文設(shè)計(jì)了一種雙Ｔ型縫隙貼片天線，該天線能夠同時(shí)工作在兩個(gè)不同的ＴＨｚ頻段，通過調(diào)節(jié)天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)現(xiàn)其諧振頻率的改變，從而滿足不同領(lǐng)域?qū)ぷ黝l段的需求。通過仿真分析，得到了天線的兩個(gè)諧振頻率分別為３００和６７０ＧＨｚ，其中在低頻段的帶寬范圍為２９２～３０４ＧＨｚ，在高頻段的帶寬范圍為６５７～６８８ＧＨｚ。在低頻和高頻處天線的最大增益分別為７．１３和３．７１ｄＢ，而且３ｄＢ半功率波束的寬度都比較大，滿足設(shè)計(jì)的要求。該天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工且性能指標(biāo)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于ＴＨｚ通信系統(tǒng)中，其設(shè)計(jì)思路及方法對(duì)雙頻微帶天線的設(shè)計(jì)與研究有一定的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)：［１］ＳｙｅｄＷａｑａｓＨ，ＣａｖａｌｌｏＤａｎｉｅｌｅ，ＳａｒｒｏＰａｓｑｕａｌｉｎａＭ．Ｄｅｓｉｇｎ，ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆａ０．３ＴＨｚｏｎ－ＣｈｉｐＤｏｕｂｌｅＳｌｏｔＡｎｔｅｎｎａＥｎｈａｎｃｅｄｂｙＡｒｔｉｃｉａｌＤｉ－ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ
【作者單位】： 天津理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院;天津大學(xué)激光與光電子研究所;
【基金】：天津理工大學(xué)市級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(201510060054)
【分類號(hào)】：TN822

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本文編號(hào)：2547391