推荐星级:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

适用于物联网多频段通信的矩形微带天线设计

更新时间:2019-12-21 16:10:13 大小:1M 上传用户:xiaohei1810查看TA发布的资源 标签:物联网 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

为满足主流物联网通信技术的应用需求,提出一种新型的矩形微带单极天线,适用于多频段通信,如射频识别、全球定位系统和无线局域网等.该矩形微带天线由一个带两个U形槽的矩形贴片和一个带两个长方形槽的接地面组成,具有4个工作频段,当谐振频率分别为1.22 GHz,2.47 GHz,3.61 GHz和5.60 GHz时,相对带宽为25.7%(1.12 GHz~1.45 GHz)、25.3%(2.24 GHz~2.89 GHz)、15.7%(3.40 GHz~3.98 GHz)以及13.6%(5.21 GHz~5.97GHz).仿真与实测结果显示,该天线的工作频段数量更多且相对带宽更高,在各工作频段内具有良好的全向辐射特性.

部分文件列表

文件名 大小
适用于物联网多频段通信的矩形微带天线设计.pdf 1M

部分页面预览

(完整内容请下载后查看)
电 子 器 件  
Chinese Journal of Electron Devices  
40 卷 第 6 期  
2017 12 月  
Vol. 40 No. 6  
Dec. 2017  
Design of Rectangular Micro-Strip Antenna for Multi Band  
Communication in Internet of Things∗  
ZHOU Xin∗  
(Department of Communication EngineeringChongqing College of Electronic EngineeringChongqing 401331,China)  
Abstract:In order to meet the application requirements of the mainstream in Internet of things communication tech-  
nology,a new type of rectangular micro-strip monopole antenna is proposed,which is suitable for multi band communi-  
cationsuch as radio frequency identification, global positioning system and wireless local area networkꢀ The  
rectangular micro-strip antenna is composed of a rectangular patch with two U shaped slots and a ground surface with  
two rectangular slotsꢀ The antenna has four working frequency,when the resonant frequency is 1ꢀ22 GHz,2ꢀ47 GHz,  
3ꢀ61 GHz and 5ꢀ60 GHz,the relative bandwidth is 25ꢀ7%(1ꢀ12 GHz ~ 1ꢀ45 GHz),25ꢀ3%(2ꢀ24 GHz ~ 2ꢀ89 GHz),  
15ꢀ7%(3ꢀ40 GHz~3ꢀ98 GHz)and 13ꢀ6%(5ꢀ21 GHz~5ꢀ97GHz)ꢀ Simulation and experimental results show that the  
number of working bands of the antenna is more wide and the relative bandwidth is higherꢀ  
Key words: wireless communication system; Internet of things communication; micro-strip antenna; multi band;  
impedance bandwidth  
doi:10.3969 / j.issn.1005 9490.2017.06.013  
EEACC:3270  
适用于物联网多频段通信的矩形微带天线设计∗  
周 鑫∗  
(重庆电子工程职业学院通信工程学院重庆 401331)  
:  
为满足主流物联网通信技术的应用需求提出一种新型的矩形微带单极天线适用于多频段通信如射频识别全球  
定位系统和无线局域网等该矩形微带天线由一个带两个 U 形槽的矩形贴片和一个带两个长方形槽的接地面组成具有  
个工作频段当谐振频率分别为 1ꢀ22 GHz,2ꢀ47 GHz,3ꢀ61 GHz 5ꢀ60 GHz 相对带宽为 25ꢀ7%(1ꢀ12 GHz ~ 1ꢀ45 GHz)、  
25ꢀ3%(2ꢀ24 GHz~2ꢀ89 GHz)15ꢀ7%(3ꢀ40 GHz~3ꢀ98 GHz)以及 13ꢀ6%(5ꢀ21 GHz~5ꢀ97GHz) 仿真与实测结果显示该天线的  
工作频段数量更多且相对带宽更高在各工作频段内具有良好的全向辐射特性。  
关键词:  
无线通信系统;物联网通信;微带天线;多频段;阻抗带宽  
中图分类号:TN823  
文献标识码:A  
文章编号:1005 9490(2017)06 1393 05  
当前无线通信正处于高速发展阶段微带天  
线具有简单低剖面以及低成本等特点此外微带  
天线易于制造安装与微波集成电路的兼容性好因  
而得到了广泛的应用如军事领域专业开发领域以  
及民用领域等由于其在复杂设备中的商业应用不  
多技术被提出并用来减小尺寸以及增加相对带宽比  
如各种 U 形微带天线[4 5] 传统的 U 形微带天线天  
线尺寸非常大只能接收到单一频段目前许多研  
究开始致力于 U 形多频段天线[6] 文献[7]设计的  
天线中有两个 U 形和一个桥接器能够覆盖 3 个频  
可运用于无线城域网但是这种天线尺寸很大。  
文献[8]提出了一种平面五频段天线可运用于车载  
通讯但是这种天线覆盖的相对带宽非常为  
2%~3%。 文献[9] 提出了一种圆极化 U 形贴片天  
线其相对带宽较高(大约为 20%),但是工作频段只  
2 文献[10提出了一种可满足物联网通信需  
求的 3 频段微带天线但是其阻抗带宽不高。  
断增多新要求不断出现[1 3] 这也使其成为科研人  
员与工程师研究的热门课题随着物联网技术的不  
断推广单频段通信系统已无法满足实际应用的要  
当前的无线通信系统常常需要同时满足多个通  
信技术标准即要求能同时工作在多个频段上如射  
频识别全球定位系统和无线局域网。  
随着无线通信系统的发展紧凑型宽频带和多  
频段天线成为最有前景的研究设计方向相应地许  
基于上述原因本文提出了一种适用于物联网  
- -  
项目来源:四川省教育厅科研项目(SCYG2015 2 12)  
--  
收稿日期:2016 11 02  
修改日期:2017 01 04  
万方数据  
40 卷  
1394  
=
多频段通信的矩形微带单极天线该矩形微带天线  
由一个带两个 U 形槽的矩形贴片和一个带两个长  
方形槽的接地面组成当该天线的谐振频率分别为  
1ꢀ22 GHz,2ꢀ47 GHz,3ꢀ61 GHz 5ꢀ60 GHz 其相  
对带宽为 25ꢀ7%(1ꢀ12 GHz~1ꢀ45 GHz)25ꢀ3%(2ꢀ24  
GHz~2ꢀ89 GHz)15ꢀ7%(3ꢀ40 GHz~3ꢀ98 GHz)以及  
13ꢀ6%(521 GHz ~ 597 GHz),以适用于 RFID/  
GPS / WiMA/ WLAN 通信系统在频段 1 和频段 4  
增益变化较大在频段 2 和频段 3 增益变化较稳定,  
5ꢀ97 GHz 时获得最大增益 8ꢀ98 dBi。 相比现有的  
天线提出天线的工作频段更多覆盖了 个频段,  
且尺寸较小该天线应用 HFSS 软件完成设计并进  
行了实物制作天线在各工作频段内具有良好的全  
向辐射特性实测和仿真结果基本吻合从而验证  
了这种设计方法的有效性。  
常数 εr 4ꢀ4、介质损耗为 0ꢀ02、厚度为 1 mm FR4  
×
的介质板上尺寸为 71 mm 52 mm。 U 形槽之间的  
矩形槽用于连接两个 U 地面尺寸为 71  
×
×
mm 12 mm,切槽部分规格为 15 mm 2 mm。 天线  
由微带线馈入其宽度为 25 mm度为 15 mm。  
天线的全部具体尺寸如表 1 所示。  
1 天线设计与结构  
2 提出天线的背面图  
1 提出的天线的尺寸  
在天线的设计过程中需要分析天线的有效电长  
也就是说首先根据贴片微带线长度与相应馈  
电带线长度之和即天线有效电长度计算出辐射单  
元的初始长度才能根据电磁仿真软件对参数进一  
参数  
Ls  
/ mm  
参数  
Ux1  
Uy1  
Ll  
/ mm  
52  
71  
32  
51  
32  
27  
20  
19.5  
15  
Ws  
LP  
步优化而天线的有效电长度的计算公式如下10]  
:
c
WP  
Ux  
Wl  
2.5  
2
=
Leff  
(1)  
Ut  
2fres εeff  
Uy  
C
4ꢀ3  
1/ 2  
1
1 εr εr  
10h  
æ
è
ö
ø
=
εeff  
1
(2)  
该天线应用 HFSSv13 软件作参数分析以完成  
设计通过在接地面中开出两个矩形槽我们减小  
了接地面的尺寸回波损耗得以改善因为阻抗带宽  
增加了然后在矩形贴片开出两个 U 形槽获得 3  
个频段通过连接这些 U 形槽得到了 个频段。  
天线设计过程中各种参数所对应的回波损耗特  
性如图 3 和图 所示当我们将两个 U 形槽切入矩  
形贴片并且将 U 形槽与矩形槽连接的时候得到了  
更好的结果3 显示了一个 U 形槽不连接的两  
U 形槽连接的两个 U 形槽接地面无开槽情况  
下的回波损耗曲线当接地面没有开槽时候产生  
更差的结果贴片开一个 U 形槽只覆盖一个频段,  
2
2
W
式中:Leff 表示天线有效辐射电长度单位为 mm;fres  
表示谐振频率单位 GHz;εeff 为有效介电常数;c 是  
真空中的光速;h W 分别是介质板厚度和超小 A  
(SMA)接头处微带线的宽度单位 mm。  
1 与图 2 分别显示了本文设计天线结构的正  
面图与背面图线由带两个 U 槽的矩形贴片  
(两个 U 形槽由一个小矩形槽相连) 和一个带两个  
矩形槽的平接地面组成该天线被印制在相对介电  
1 本文提出天线的正面图  
3 天线的设计过程及对应的回波损耗特性  
万方数据  

全部评论(0)

暂无评论

上传资源 上传优质资源有赏金

  • 打赏
  • 30日榜单

推荐下载