微带贴片天线由于外观简单、成本低、体积小、重量轻等优点,被用于手机中。该天线不需要任何额外的尺寸,并且可以蚀刻在同一移动 PCB 本身上。
移动微带贴片天线
我们设计中的一种这样的结构如图所示。正如我们所知,微带线是使用一侧被接地层覆盖的介电基板和另一侧的金属导电带状线构成的。在微带中,一侧是空气,另一侧是电介质,因此不存在纯 TEM 模式。可以使用光刻技术构建微带贴片天线,然后组装其他射频和微波有源以及无源组件。贴片天线最广泛用于蜂窝移动终端,以与 GSM、CDMA 和 LTE 网络一起运行。我们将看到用于移动设备的 DCS 波段微带贴片天线的设计。
移动微带贴片天线设计实例
让我们为我们的设计考虑以下贴片天线的规格。
• 中心频率 (Fo) : 1800MHz
• 介电常数 (ε r ) : 11.9
• 基板高度 (h) :1.5mm
• 使用以下公式计算基于微带的贴片天线的宽度。
W = c / 2*Fo*((ε r +1)/2) 0.5 ; 对于此页面上的所有计算,
C 约为 3x10 8
这给出了 0.03293 米 = 32.93mm 的 W
•使用以下公式 计算有效介电常数ε reff 。
ε reff = ((ε r +1)/2)+((ε r -1)/2)*[1+12*h/W] -0.5
这给出 ε reff = 10.8323
• 使用以下公式计算贴片天线的有效长度
L eff = c/ 2*Fo*ε reff 0.5
这得出 L eff约为 0.025m =25mm
• 使用以下等式计算长度延伸 ΔL:
ΔL= 0.412*h* (ε reff + 0.3) (W/h + 0.264) / (ε reff - 0.258) (W/h + 0.8)
这给出的 ΔL 约为 6.3528 e- 4 毫米
• 使用 L = L eff - 2*ΔL
L = 25 mm - 2 ( 6.3528e-4 )
L = 24.9987 计算贴片天线的实际长度
• 计算地平面尺寸 Lg 和 Wg:
Lg = 6h + L = 6 (1.5) + 24.9987 = 33.9987
Wg = 6h + W = 6 (1.5) + 32.93 = 41.93
• 计算进给点的位置(Xf,Yf):
请。请注意,补丁部分的中心被视为原点。进给点以此原点为参考。馈电点位于谐振频率下输入阻抗约为 50 欧姆的位置。
进料点的位置是在各个点使用试错法确定的。比较所有结果,并将回波损耗最负的馈电点作为最佳点。在我们的贴片天线设计中,Yf 为零,Xf 是通过反复试验获得的。
结论
可以使用射频和微波天线设计软件(如 IE3D、AN-SOF、CST 等)对天线设计进行仿真并优化结果。这种移动微带贴片天线设计也可以以与概述类似的方式应用于所有其他频段这里。
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