關于貼片天線增益和效率的問題
剛學習天線,用ie3d仿了一個貼片天線,0.915GHZ諧振,但增益只有2dbi,天線效率只有35%,請問有大神知道怎么提高效率和增益么?
網友回復:
樓主用的什么材料?損耗多少?
貼片天線的效率對介質損耗很敏感。
假設你效率由35%增加到90%,你的增益會有6dB。
網友回復:
能具體說說用什么材料好嗎?
網友回復:
還有就是效率是怎么計算出來的
網友回復:
材料用的FR4,設定的Er=4.3,介質損耗角=0.02,完全匹配了效率也只能到3dbi。。
網友回復:
用FR4,設定的Er=4.3,介質損耗角=0.02,效率是用ie3d仿真后直接看的圖形結果,軟件怎么算的我就不知道了
網友回復:
貼片類型的天線想效率高的話就不能用FR4,不信的話你把Er保留為4.3,讓損耗為零(不要小看那0.02),效率和增益馬上就上去了。
用5880做過一次,效率有95%+ 實測增益7.2dB。
根據我的經驗解決樓主的問題有三種辦法
1.換低損耗的介質(損耗在0.00x量級上),效率會顯著提高,增益也會相應提高
2.非要用FR4的話就用其它天線形式,比如monopole、yagi,這2種對介質損耗不像patch那么敏感。
3.如果非要用貼片形式,也只能用FR4的話,就只能增加貼片和地之間的距離,越厚越好(至少15mm或者更大),或者干脆用2層的結構背饋
以下為個人理解,愿意翻書的人還是看書上說的比較標準。
貼片天線為何對介質損耗如此敏感?因為貼片等效的輻射源是2條磁縫,貼片距離地越遠(厚度越厚),磁縫的等效輻射電阻越大。
貼片天線在厚度較小的時候,其輻射電阻和介質損耗的等效電阻大小可比擬,故損耗大、效率低(樓主這里低于35%)從而增益也低。
舉個例子,比如初始狀態,輻射電阻30ohm,損耗電阻30ohm,這時效率最多只有50%
當減小損耗一個數量級之后,輻射效率也會大幅提高,從而獲得較高的增益。這時假設損耗減小為3ohm,輻射電阻30ohm不變,效率大約就有90%
或者增加厚度,提高了輻射電阻之后也能使輻射效率提高。 假設損耗30ohm不變,輻射電阻增加到150ohm,這時輻射效率也有80%+
解決方案經過仿真驗證,應該是有效的。但是后面的原因解釋未經仔細推導驗證,歡迎指正。
網友回復:
太感謝了!很詳細!
把介質損耗角改成0后增益接近6dbi了
但還是沒有大神那么高,請問大神是怎么達到7.2dbi的?求教!
網友回復:
首先我用的材料跟你不同,我的材料介電常數比你的小將近一半,所以實際上做出來的尺寸比你用FR4做出來的要大一些。
實際口徑比你大,增益比你大也算是比較正常的。
其次,我把phi0和phi90平面的方向圖波寬調到一樣(假設最大輻射方向為Z軸正向),這時增益就有7dB+了
寬邊通常要長過長邊才能使得phi0和phi90的波寬一樣
矩形貼片的長度決定頻率,寬度決定增益。你要是覺得增益不夠就加寬寬邊,不過你的波寬就不一定能保持一致了。
具體要看你的設計要求了
網友回復:
好人吶!太謝謝了!太詳細了!
實際我是做4*4的微帶貼片陣列,但最后帶寬只有3M,要求26M,看到資料說可以在介質中間加一層空氣介質?那FR4和空氣介質的高度,以及他們之間的距離應該怎么控制呢?
另外看到有資料說微帶的寬度不能低于介質寬度,如果低于,比如微帶寬度只有介質高度的一半,對結果會有什么具體影響呢?
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