集总馈电预设输入阻抗一般有50Ω和100Ω两种,采用哪种要根据具体天线的输入阻抗的数值决定。现设定初始天线模型参数为:贴片宽:a=64mm,切角深度:cut=4mm,馈线宽度:wide=2mm。
图2 初始模型输入阻抗图像
由图2可得,在1.575GHz处输入阻抗为59Ω,故此时集总馈电的预设输入阻抗应设为50Ω。若设定为100Ω,会使得集总端口与贴片天线严重失配,直接导致S11变得很大,不能符合性能要求。当改变天线尺寸时,要关注当前输入阻抗的值,若z11超过75,则应选用100Ω的预设输入阻抗。
3.3 天线单元参数变化对性能影响的探究
通过定向改变贴片天线的不同参数值,探究每个参数在天线性能表现会产生怎样的影响,这对熟悉该款天线,达到灵活运用有着非常重要的作用。当了解了每个参数的作用后,为以后将该款天线移植到其他应用工程或领域提供了方便。本次研究所涉及的切角方形天线的主要可变参数有三个,分别是贴片宽度a,切角深度cut和馈线宽度w。天线要满足的性能指标有S11和轴比Ar。
3.3.1 贴片边长变化的影响
以初始模型为对照,改变贴片边长,观察天线仿真的情况。在初始模型中,切角深度为4mm,馈线宽度为2mm,贴片边长从64mm开始,依次递减。
表 1
S11图形观察 (cut=4mm w=2mm)
a=64 1.552GHz
-3.63dB
a=63.8 1.555GHz
-4.05dB
a=63.6 1.574GHz
-0.5dB
a=63.4 1.562GHz
-5.29dB
a=63.2 1.571GHz
-16.52dB
a=63.1 1.576GHz
-13.8dB
a=63 1.577GHz
-15.58dB
a=62.8 1.5835GHz
-6.44dB
a=62.6 1.5875GHz
-4.7dB
由表1可看出贴片边长的变化对天线谐振点影响较大,当边长减小,谐振频率相应增大。边长对在1.575GHz处的反射系数产生影响。当边长合适时,有较小S11。从表1中看到,当a=63.6mm时,谐振点和S11都产生严重偏离,这可能是由于仿真软件算法出错造成的,在整理归纳应当作错误数据处理。
在表1中,当边长a在63mm和63.2mm之间时,谐振点已经很接近1.575GHz,且在1.575GHz处的S11在-10dB以下,若相应的轴比亦能达到3dB以下,则能基本达到设计目的。
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