利用特征模理论设计微带天线

传统的扩展微带天线带宽的方法包括引入L型探针结构馈线(相当于加入电感实现LC谐振结构),添加寄生单元以及加载超材料结构等。这些方法均增加了天线结构的复杂程度,进而为其工程化应用带来难度。但是,除去上述方法以外,也可以通过激励单天线的各个模达到相同的效果,且设计出的天线具有结构简单(单个贴片、单层介质)、稳定性强、低剖面、宽带(降低Q值)、低损耗(非多层结构)等诸多优点。

要想实现单天线的多模激发,需要在阻抗特性调控和辐射特性调控两个维度进行仿真与设计。在CST中进行特征模仿真时,需要完成天线的贴片布局,以及缝隙和短路柱等,而不需要加入馈电的部分。随后通过观察电流、磁流分布进行进一步优化。要想在指定频带内得到需要的模式,在激励相应模式的同时还需要抑制其他无关模式或将无关模式移至带外。

在贴片上开槽会让模式向高频移动,在贴片上加载短路柱会让模式向低频移动,且短路柱的数量和直径会对仿真结果有显著影响。增加外部贴片大小,模式的强电流将从中心向超表面的边缘移动。馈电点的位置会影响磁流的方向。

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