基于超材料的多频微带天线的设计

万盛亚，王代强，罗 双

(1.贵州大学 大数据与信息工程学院，贵阳 550025； 2.贵州民族大学 机械电子工程学院，贵阳 550025)

0 引 言

随着无线通信技术的快速发展，对于天线的要求也逐渐变高，天线广泛用于蓝牙、无线局域网(Wireless Local Area Network ，WLAN)和全球微波互联网(World Interoperability for Microwave Access ,WIMAX)等多种无线应用模块[1-4]，单一频段的天线已无法满足当前的需求，多频天线受到广泛关注。目前有多种技术能增加频带，例如，天线表面开槽技术[5]、加载超材料技术[6]和多枝节技术[7]等。文献[8]将超材料四开口谐振环作为辐射单元得到双频天线；文献[9]将改进的开口谐振环结构作为辐射单元得到三频天线；文献[10]将完整圆环分割为不对称圆环获得双频带，再加载钩状枝节得到三频天线；文献[11]设计了共用一条边的分形天线获得3个频带；文献[12]提出了一种风车型多频天线，通过加入风车的叶片增加天线的工作频带，得到四频天线。如今超材料在电磁领域的发展十分迅速[13]，将超材料加载到天线上可以有效地提高增益、实现小型化甚至获得多频性能[14]。

本文提出了一种共面波导馈电的超材料多频微带天线，该微带天线可以工作在蓝牙、WLAN、WIMAX、卫星通信以及国际移动通信系统(International Mobile Telecom System，IMT-2020 (5G))和X波段。相比现有天线，该天线的工作频段更多。本文通过基于有限元法(Finite Element Method，FEM)的HFSSv.15进行分析、设计并加工出实物，测试与仿真结果基本吻合，具有一定的工程意义。

1 天线的结构与设计

天线设计步骤及示意图如图1所示。为了迎合现在的市场需求并节约成本，天线设计得易于加工。……