帶空氣層的寬帶微帶天線的分析與設計

由圖2和圖3中可以看出，在時，天線的工作頻率為2.97GHz-3.94GHz，其相對帶寬達到了28.12%，滿足了天線寬頻工作的要求。

從天線方向圖（E面為藍色，H面為紅色）可以看出，當天線諧振頻率為3.1GHz時，天線的主輻射方向為，此時天線的增益為9.280dB，天線的后向輻射較小（-6.981dB），其前后比約為16.261dB。

在天線工作頻段內，當頻率分別為3.0GHz、3.7gGHz和3.9GHz時，天線輻射方向圖與諧振頻率處的基本一致，說明天線在整個工作頻段內具有良好的輻射特性。

由于天線接地板尺寸有限，不滿足可以視為無限大的條件，故天線存在后向輻射。在天線所占用的空間要求不嚴格的情況下，可以通過采用適當增大接地板尺寸的方法來降低天線的后向輻射。

為了說明所設計的天線性能的優越性，我們將其與普通單層微帶天線進行了對比。對普通單層微帶天線進行了仿真，其回損圖、駐波比圖及諧振頻率點的輻射方向圖如下：

圖8普通天線回波損耗仿真圖

圖9普通天線駐波比仿真圖

圖10普通天線輻射方向圖（）

圖11天線輻射方向圖（）

從圖8和圖9可以看出，普通單層微帶天線的工作頻段分別為2.92～０3.24GHz和3.46～3.88GHz，其相對帶寬為10.39%和11.44%，天線在3.25～3.45GHz頻段內的阻抗匹配欠佳。可見，采用帶空氣層的雙層微帶天線有效地改善了天線的阻抗匹配，天線的工作帶寬明顯大于普通單層微帶天線的帶寬。從圖10和圖11可知，普通微帶天線的輻射特性與帶空氣層的微帶天線的輻射特性基本相同。

通過以上分析我們可以得出，帶空氣層的微帶天線整體性能良好。該天線在保證寬帶工作的同時，天線具有很高的增益，且其后向輻射很低。

4結語

本文采用帶空氣層的微帶天線來實現了天線的寬頻工作特性，并將該天線與普通單層微帶天線進行了仿真分析對比。通過仿真結果分析表明，天線在保證寬帶工作的前提下，天線在整個工作頻段內的輻射特性良好。此外，所設計的天線結構簡單，方便制作，在一定程度上減輕了天線的重量，從而節約了天線成本，在天線工程中具有良好的應用前景。