研究目的
设计一种腔体背馈交叉蝴蝶结偶极子天线,通过引入顺序旋转的寄生元件来拓宽轴比带宽,从而实现宽带圆极化。
研究成果
所提出的天线成功实现了宽阻抗带宽和轴比带宽,并具有稳定的单向辐射方向图,适用于无线通信系统。采用顺序旋转的寄生单元通过激发额外的圆极化模式有效拓宽了带宽。
研究不足
所提出的天线峰值增益小于部分先前设计,由于制造和测量误差,仿真与实测增益之间存在微小差异。该设计在进一步小型化或集成到紧凑型系统中可能存在限制。
1:实验设计与方法选择:
该天线设计采用腔体背馈的交叉蝶形偶极子结构,在F4B基板上印刷了四个倒L形寄生元件。设计演变包含三个阶段:Ant.1(带背腔的交叉蝶形偶极子)、Ant.2(带蝶形寄生元件)和Ant.3(带倒L形寄生元件)。通过仿真与实测评估性能。
2:样品选择与数据来源:
制作了尺寸优化的原型天线。数据来源包括仿真结果及实物天线的实测数据。
3:实验设备与材料清单:
F4B基板(εr=2.65,tanδ=0.02,厚度0.8mm)、金属反射板(140×140mm²)、50Ω同轴电缆、用于固定贴片的介质圆柱、Agilent N5230A矢量网络分析仪(回波损耗测量)、多探针球面近场系统(轴比/增益/辐射方向图测量)。
4:65,tanδ=02,厚度8mm)、金属反射板(140×140mm²)、50Ω同轴电缆、用于固定贴片的介质圆柱、Agilent N5230A矢量网络分析仪(回波损耗测量)、多探针球面近场系统(轴比/增益/辐射方向图测量)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:完成天线设计、仿真与优化后,制作原型并测量回波损耗、轴比、实现增益及辐射方向图。通过调节寄生元件的半径(R4)和旋转角度(θ2)进行参数优化。
5:数据分析方法:
性能指标包括阻抗带宽(|S11|<-10dB)、轴比带宽(3-dB ARBW)、实现增益及辐射方向图。通过与既有研究对比验证设计方案。
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Vector Network Analyzer
N5230A
Agilent
Measurement of return loss (jS11j) for the antenna.
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Multi-probe Spherical Near Field System
Measurement of axial ratio, realized gain, and radiation patterns.
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F4B Substrate
Base material for printing the antenna elements (dipoles and parasitic elements).
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Coaxial Cable
Feeding the antenna with 90° phase difference.
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Metal Reflector
Forms the back cavity for unidirectional radiation.
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Dielectric Cylinders
Fixing the patch in place during measurement.
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