徐 平

(西安導(dǎo)航技術(shù)研究所通信事業(yè)部，陜西西安 710068)

通信技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)頻譜資源的日趨密集，使得通信設(shè)備的集成度逐漸增加，并可擁有多種無(wú)線(xiàn)通信模塊，同時(shí)相互穩(wěn)定、高效地工作。這也就對(duì)通信設(shè)備的前端關(guān)鍵部件天線(xiàn)提出了更高的要求［1－2］。

平衡結(jié)構(gòu)的天線(xiàn)一般都具有完全對(duì)稱(chēng)的輻射臂。當(dāng)采用微帶線(xiàn)、共面波導(dǎo)或同軸線(xiàn)等不平衡饋線(xiàn)饋電時(shí)，為實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配并保證天線(xiàn)的電性能不發(fā)生畸變，需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)牟黄胶饩€(xiàn)至平衡線(xiàn)的巴倫來(lái)進(jìn)行饋電。同時(shí)，為了抑制其他頻段信號(hào)對(duì)所用無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的潛在干擾，就需要設(shè)計(jì)具有陷波特性的天線(xiàn)和相應(yīng)的微波電路［1－4］。

本文提出了一種可用于槽線(xiàn)天線(xiàn)饋電的具有陷波特性的寬帶微帶線(xiàn)－槽線(xiàn)巴倫。通過(guò)引入的階梯阻抗變換器，有效拓寬了巴倫的工作帶寬;通過(guò)在微帶線(xiàn)開(kāi)路端引入的λ0/4的開(kāi)路枝節(jié)(λ0為陷波波頻段中心頻率的自由空間波長(zhǎng))，實(shí)現(xiàn)了對(duì)干擾頻段信號(hào)的抑制［4－8］。

1 巴倫的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)

提出的具有陷波特性的寬帶微帶線(xiàn)－槽線(xiàn)巴倫的結(jié)構(gòu)如圖1所示。巴倫選取相對(duì)介電常數(shù)為2.65，厚度為2 mm的介質(zhì)基板印制。介質(zhì)基板的上層是帶有扇形開(kāi)路枝節(jié)和階梯阻抗變化器的微帶線(xiàn);下層是帶有圓形短路枝節(jié)的槽線(xiàn)。在微帶線(xiàn)扇形開(kāi)路枝節(jié)上引入陷波開(kāi)路枝節(jié)，用于抑制其他頻段的潛在干擾。階梯阻抗變換器用來(lái)實(shí)現(xiàn)槽線(xiàn)與50Ω微帶線(xiàn)的寬帶阻抗匹配。微帶扇形枝節(jié)的半徑R=14 mm，角度θ=85°;陷波開(kāi)路枝節(jié)的長(zhǎng)度為58 mm;槽線(xiàn)圓形枝節(jié)的半徑R=17 mm。

微帶線(xiàn)－槽線(xiàn)巴倫的等效電路如圖2所示?？梢钥闯?，在陷波頻段時(shí)，引入的λ0/4的開(kāi)路枝節(jié)可使得巴倫對(duì)該頻段產(chǎn)生陷波特性。

圖1 微帶線(xiàn)－槽線(xiàn)巴倫結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 微帶線(xiàn)－槽線(xiàn)巴倫等效電路圖

使用3D電磁仿真軟件Ansoft HFSSV13對(duì)設(shè)計(jì)的微帶線(xiàn)－槽線(xiàn)巴倫進(jìn)行了仿真優(yōu)化分析，得到的最終尺寸如下:W1=5.5 mm，W2=4.5 mm，W3=2.4 mm，W4=1.5 mm，W5=1.2 mm，W6=0.2 mm，L1=21 mm，L2=47 mm，L3=47 mm，L4=7 mm，L5=67 mm，L6=58 mm，R1=17 mm，R2=14 mm，θ=85°。

2 結(jié)果分析

圖3給出了巴倫在引入陷波開(kāi)路枝節(jié)前后的仿真駐波比對(duì)比?？梢钥闯觯莶ㄩ_(kāi)路枝節(jié)對(duì)陷波頻段實(shí)現(xiàn)了明顯的抑制。

圖3 λ0/4開(kāi)路枝節(jié)引入前后的巴倫駐波比

圖4和圖5給出了陷波開(kāi)路枝節(jié)的長(zhǎng)度L6和寬度W6不同時(shí)，天線(xiàn)駐波比的仿真結(jié)果。如圖所示，改變陷波開(kāi)路枝節(jié)的長(zhǎng)度L6，可以調(diào)節(jié)巴倫的陷波頻段的位置;改變陷波開(kāi)路枝節(jié)的寬度W6，可以對(duì)陷波頻段的寬度進(jìn)行微調(diào)。

圖4 參數(shù)L6對(duì)巴倫駐波比的影響

圖5 參數(shù)W6對(duì)巴倫駐波比的影響

圖6給出了巴倫的S參數(shù)仿真結(jié)果?？梢钥闯?，巴倫除陷波頻帶1.25～1.46 GHz外，在頻帶0.38～2 GHz內(nèi)反射系數(shù) S11≤ －10 dB，插入損耗 S21≥－1.8 dB。

圖6 微帶線(xiàn)－槽線(xiàn)巴倫仿真結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種具有陷波特性的寬帶微帶線(xiàn)－槽線(xiàn)巴倫。利用階梯阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)了巴倫的寬帶阻抗匹配;利用開(kāi)路枝節(jié)，對(duì)干擾頻段實(shí)現(xiàn)了明顯的抑制。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，巴倫滿(mǎn)足0.38 MHz～2 GHz的阻抗帶寬，并對(duì)1.25～1.46 GHz頻帶具有良好的陷波特性。

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