当前位置:首页 > 电源 > 功率器件
[导读]0 引言超宽带(UWB)技术作为一种无线通信技术,在短距离室内高速无线通信方面也受到人们越来越多的关注。根据FCC规定,将3.1~10.6 GHz之间的7.5 GHz频段分配给超宽带通信

0 引言

超宽带(UWB)技术作为一种无线通信技术,在短距离室内高速无线通信方面也受到人们越来越多的关注。根据FCC规定,将3.1~10.6 GHz之间的7.5 GHz频段分配给超宽带通信业务使用。在超宽带系统中,超宽带天线是关键部件,因此,相当多的研究者致力于超宽带天线的发展,以实现高的数据传输速率、低功耗、简单的硬件结构,如射频识别、传感器网络、雷达、定位跟踪等。

近来许多研究集中在分形天线,分形天线的优点如尺寸小、重量轻、厚度薄正好满足手持设备的要求,采用分形概念是天线原理与设计很有前景的研究方向之一,许多研究者对分形天线做出了积极的研究,如带有分形双枝树缝隙的双波段开槽共面波导馈电天线,采用分形概念的树形超宽带天线和超宽带杠铃形天线,Sierpinski分形天线和snowflake分形天线等。这些天线通过采用不同结构的分形特性,能得到更好的阻抗匹配带宽和辐射方向图。本文在超宽带杠铃形天线基础上,提出了一种改进措施,从而获得更好的阻抗带宽,天线采用部分接地技术和分形概念。

1 天线结构设计

杠铃形及改进的杠铃形超宽带天线结构如图1和图2所示,图中给出了天线的顶视和侧视图,辐射单元长度为Wo,宽度为Lo,馈线宽度Wf,长度为Lf,辐射单元蚀刻在FR4基板上(厚度h=1.5mm,εr=4.4),基板尺寸为Lsub×Wsub,天线背面有部分接地面,尺寸为Lg×Wsub。改进的杠铃形超宽带天线是在图1结构基础上蚀刻出台阶形缺口,对应缺口的尺寸为W1,W2,…,W5和L1,L2,…,L5,天线辐射单元位于x-y平面,辐射单元厚度方向对应x-z平面。

2 天线仿真

按照图1和图2尺寸采用HFSS 10.0进行了仿真,回波损耗仿真结果如图3所示。可以看出图2的回波损耗低于图1,图2天线回波损耗小于-10 dB带宽为72.6%(3.48~7.45 GHz);按照图2结构加工出改进的杠铃形超宽带天线,馈电采用50 Ω同轴侧馈,回波损耗实测结果如图3所示,回波损耗小于-10 dB,带宽为74.7%(3.45~7.56 GHz)。

图4和图5分别为图1,图2结构时天线在x-z,y-z平面方向图(对应频率4 GHz,5 GHz和6 GHz),可以看出两种结构的天线Eθ基本重合,而Eφ的大小在-20~-15 dB以下,从图中可看出两种结构天线方向图基本一致。

从图4和图5方向图可以看出,在z轴(θ=0°)和-z轴(θ=180°)近似为零点,而最大辐射方向不在θ=90°方向。

图6为对应频率f=4 GHz,6 GHz时的三维方向图及加工的实物照片,频率为5 GHz及4 GHz时方向图相似,频率为4 GHz时,增益为3.47 dB,频率为6 GHz时,增益为3.15 dB。

3 结论

提出了一种改进的杠铃形超宽带天线,通过在杠铃形天线上增加阶梯形缺口,使天线回波损耗更小,而天线方向图与原杠铃形天线基本一致,实测结果表明,改进的杠铃形超宽带天线回波损耗小于-10 dB,带宽达74.7%(3.45~7.56 GHz)。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: 驱动电源

在工业自动化蓬勃发展的当下,工业电机作为核心动力设备,其驱动电源的性能直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。其中,反电动势抑制与过流保护是驱动电源设计中至关重要的两个环节,集成化方案的设计成为提升电机驱动性能的关键。

关键字: 工业电机 驱动电源

LED 驱动电源作为 LED 照明系统的 “心脏”,其稳定性直接决定了整个照明设备的使用寿命。然而,在实际应用中,LED 驱动电源易损坏的问题却十分常见,不仅增加了维护成本,还影响了用户体验。要解决这一问题,需从设计、生...

关键字: 驱动电源 照明系统 散热

根据LED驱动电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

关键字: LED 设计 驱动电源

电动汽车(EV)作为新能源汽车的重要代表,正逐渐成为全球汽车产业的重要发展方向。电动汽车的核心技术之一是电机驱动控制系统,而绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为电机驱动系统中的关键元件,其性能直接影响到电动汽车的动力性能和...

关键字: 电动汽车 新能源 驱动电源

在现代城市建设中,街道及停车场照明作为基础设施的重要组成部分,其质量和效率直接关系到城市的公共安全、居民生活质量和能源利用效率。随着科技的进步,高亮度白光发光二极管(LED)因其独特的优势逐渐取代传统光源,成为大功率区域...

关键字: 发光二极管 驱动电源 LED

LED通用照明设计工程师会遇到许多挑战,如功率密度、功率因数校正(PFC)、空间受限和可靠性等。

关键字: LED 驱动电源 功率因数校正

在LED照明技术日益普及的今天,LED驱动电源的电磁干扰(EMI)问题成为了一个不可忽视的挑战。电磁干扰不仅会影响LED灯具的正常工作,还可能对周围电子设备造成不利影响,甚至引发系统故障。因此,采取有效的硬件措施来解决L...

关键字: LED照明技术 电磁干扰 驱动电源

开关电源具有效率高的特性,而且开关电源的变压器体积比串联稳压型电源的要小得多,电源电路比较整洁,整机重量也有所下降,所以,现在的LED驱动电源

关键字: LED 驱动电源 开关电源

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: LED 隧道灯 驱动电源
关闭