一种双频的EBG结构天线

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一种双频的EBG结构天线

作者：刘嘉

来源：《中国新通信》2013年第04期

【摘要】本文描述了一个高性能的在背面加载电磁带隙结构的双频共面贴片天线，天线工作频率分别为2.45GHz和5GHz，电磁带隙结构由一个3*3的单元组成。本论文分别对共面天线，电磁带隙，和集成的天线做了阐述，尽管EBG结构比较小，但是在抑制背面辐射，提高天线增益方面获得了很好的效果。

【关键词】双频天线共面天线微带天线电磁带隙（EBG）

一、引言

电磁带隙结构是一种人工的周期结构，用来防止或者增强电磁波在特定的频带下的传播[1]。微带天线由于低剖面，轻的重量，以及很容易跟其它微波电路集成，所以很受欢迎。本

论文中，我们设计了一个加载双重方型EBG结构的微带天线，以适应快速发展的高速无线局域网（WLAN），频率为2.4GHz和5.8GHz，这2个频率在工业，科学和医药以及其它个人通信系统中应用相当广泛。但是，单个贴片天线的增益往往很低，当今有很多种方法用来提高贴片天线的增益。谐振增益方式[2]包括附加一个钝化层或者覆盖层在介质板上，或者在贴片下

面增加一个腔体结构，减少有效介电常数[3]，通过增加一个寄生元件来减少天线的表面波，

同样能够增加天线的增益[4]。本设计通过加载双重方型EBG结构是另一种提高天线性能的方式。天线由一个共面条状的馈线和共面贴片组成，这种结构能够提供一个比较宽的工作带宽以及更加灵活的频带间隔。天线上加载的双频EBG结构作为一个高阻抗表面（HIS）能够减少天线的背面辐射，从而提高天线的增益。本论文中将EBG结构的共面天线的性能跟普通的双频天线做了比较。天线和高阻抗表面带隙结构采用HFSS微波仿真软件设计。

二、双频天线设计

本设计中的双频天线需要覆盖2.45G和5.825GHz，低频段的带宽为2%，高频段的带宽为6%。为了实现带宽，以及使得天线尽可能的薄，我们通过HFSS设计了一系列的共面天线，

在[5]中简要的介绍了其中的一种设计。共面的天线结构由一个内部的贴片和外面环绕的寄生

矩形环组成，由一个共面的传输线进行馈电，最外面是地结构，天线尺寸为55mm*55mm，如图1所示。共面结构的设计能够获得比微带贴片天线更大的带宽。图2为天线仿真的反射系数，由图中可以看出天线工作在2.4GHz和5.8GHz，两个频段的带宽分别为17.5%和8.2%。由图3和图4的方向图中可以看出，天线前后辐射基本相同，接近于6.1dB。

三、双频高阻抗表面设计