10.2 设计指标和天线几何结构参数计算

本章设计的矩形微带天线工作于ISM频段,其中心频率为2.45GHz;无线局域网(WLAN)、蓝牙、ZigBee等无线网络均可工作在该频段上。选用的介质板材为Rogers R04003,其相对介电常数εr = 3.38,厚度h = 5mm;天线使用同轴线馈电。微带天线的3个关键参数如下:

工作频率f0 = 2.45GHz

介质板材的相对介电常数εr = 3.38

介质层厚度h = 5mm

下面根据10.1节给出的推导公式来计算微带天线的几何尺寸,包括贴片的长度L和宽度W、同轴线馈点的位置坐标(xf,yf),以及参考地的长度LGND和宽度WGND。

  1. 矩形贴片的宽度W

    把c=3.0×10^8m/s,f0=2.45GHz,εr=3.38代入式(10-1-6),可以计算出微带天线矩形贴片的宽度,即W = 0.0414m = 41.4mm

  2. 有效介电常数εe

    把h=5mm,W=41.4mm,εr=3.38代入式(10-1-3),可以计算出有效介电常数,即εe = 2.95

  3. 辐射缝隙的长度∆L

    把h=5mm,W=41.4mm,εeff=2.95代入式(10-1-5),可以计算出微带天线辐射缝隙的长度,即∆L = 2.34mm

  4. 矩形贴片的长度L

    把c=3.0×10^8m/s,f0=2.45GHz,εe =2.95,∆L=2.34mm代入式(10-1-4),可以计算出微带天线矩形贴片的长度,即L = 31.0mm

  5. 参考地的长度LGND和宽度WGND

    把h=5mm,W=41.4mm,L=31.0mm分别代入式(10-1-10)和式(10-1-11),可以计算出微带天线参考地的长度和宽度,即LGND≥61.8mm WGND≥71.4mm

  6. 同轴线馈点的位置坐标(xf,yf)

    把εr=3.38,W=41.4mm,L=31.0mm分别代入式(10-1-7)、式(10-1-8)和式(10-1-9),可以计算出微带天线同轴线馈点的位置坐标(xf,yf),即xf = 9.5mm yf = 0mm