圖3-4給出了天線S11的仿真曲線,我們從圖上可以看出來,天線在低頻段和高頻段的10-dB回波損耗帶寬分別45.9%(1.141GHz---1.60GHz)和43%(2.07GHz---2.50GHz),已經基本覆蓋了設計頻段。此外,在覆蓋的頻段內,天線的駐波比小于2。因此,可認為此次設計的仿真結果符合要求。
天線方向圖,是指在離天線一定距離處,輻射場的相對場強(歸一化模值)隨方向變化的圖形,圖3-4右邊為天線的圖,方向圖上任意一點的角度對應了實際輻射的角度,而對應點的矢徑對應該方向上的輻射場大小。從圖上可以看出,天線陣的主要輻射方向集中在X方向上,這是因為陣元本身的最大輻射方向在垂直于貼片表面的方向上。此外,最大輻射方向在X方向上,而Z方向上輻射最小。
圖3-4 天線的方向圖
4 天線的加工與測試分析
4.1天線的加工
本次將要加工的天線,我們選用的材料是介電常數為4.4,厚度為1.6mm的FR4的板子。圖4-1所示的是初步加工結束后的雙頻雙圓極化圓極化縫隙天線。
圖4-1初步加工的天線
4.2天線的測試
理想狀態下,對天線的測試,需要在一個無限大的空間。顯然,在實際生活中,并不是這么操作的。一般情況下,我們可以利用人工模擬的辦法,建造一個可以理解為無限大的空間,而我們經常談論到的微波暗室就是模擬這個空間的測試場所。通常微波暗室內有無數個紙質的尖壯物,可以有效的吸收波。安徽大學就有微波暗室,我們在老師的帶領下前往安大的微波暗室進行天線的測量工作。
測試地點:微波暗室;測試儀器:Agilent 8722ET矢量網絡分析儀(頻率40Mhz-10Ghz);測試內容:天線的E面方向圖。
圖4-2所示的就是在微波暗室測試的結果圖。
圖4-2 在微波暗室測試得到的天線的E面方向圖
4.3實測結果與誤差分析
下面的4-3圖所示的是雙頻雙圓極化天線的回波損耗與駐波比的實測圖,4-4圖所示的是天線的E面方向圖。
圖4-3 天線的回波損耗與駐波比的實測圖
圖4-4 天線實測的E面方向圖
通過觀察對比相關圖,我們發現,天線的仿真結果與實測結果存在較大的誤差,其原因主要有以下幾點:
1)實際選擇的介質的介電常數跟HFSS的FR4的板材定義為4.4的介電常數不一致,導致了回波損耗以及駐波比的仿真圖與實測圖存在較大誤差。
2)天線加工的時候,考慮到機器以及人員問題,對天線的加工制造,必然會存在一定的誤差。
3)測試時候,當手接觸SMA接頭焊接部分時,會對天線的測量結果產生較大的影響,因此可推斷接頭焊接存在問題,從而導致了誤差的出現。
4)理論上,天線測量時,對測量環境的要求比較嚴。我們測試時候的環境跟仿真模擬的環境之間存在巨大的差異,這個差異也直接導致了誤差的產生。
5 結語
本論文提出了小型雙頻雙圓極化微帶縫隙天線的研究設計方法。對設計思路做了詳細闡述,對天線功能做了深入分析,最后通過對天線模型的仿真結果以及對加工后實物的測量結果,做出了誤差分析。
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本文標題:一種小型化雙頻圓極化微帶天線設計(下)
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