基于缺陷接地结构的双频微带天线特性研究

【摘要】： 自1999年韩国学者J.I.Park等人提出缺陷接地结构(简称DGS)以来,DGS结构已逐渐成为微波毫米波电路设计领域的一个研究热点。和光子带隙结构(简称PBG)类似,DGS结构也是通过在电路的接地板上蚀刻出缺陷图案,以改变电路衬底材料有效介电常数的分布,从而改变微带线的有效电感和有效电容,使得由DGS结构构成的微带线具有慢波特性和带阻特性。因此,DGS结构可以用来抑制天线高次谐波、提高天线增益和带宽、改善效率、提高Q值等。由于DGS结构具有构造简单、性能优越、而且易于设计和实现的优点,目前已广泛应用于滤波器、功分器、双工器等多种微波电路中。 微带天线具有重量轻、体积小、加工简单、可以共形等诸多优点,因此在无线通信系统中应用十分广泛。目前,许多移动通信设备采用收发共用双频微带天线,可以节约电路空间,但收发信号间相互干扰的问题以及微带天线易激励起高次谐波的缺点却限制了其更大性能的发挥。 本文首先用仿真的方法分析了两种不同形状的DGS结构的频率特性,并在此基础上,采用神经网络对其进行建模,将其结构尺寸和频率作为输入样本,对HFSS仿真出来的传输系数参数进行抽样并将抽样结果作为输出样本,然后采用贝叶斯正则化算法对神经网络进行训练。同时制作相应尺寸的DGS微带线实际电路进行测量,测量结果和训练成功的神经网络模型的计算结果一致性很好,说明了神经网络的正确性和有效性。 最后,将两种不同形状的DGS结构应用于双频微带天线的设计中,经过仿真和对实际电路的测量,证明基于DGS结构的双频微带贴片天线成功地抑制了高次谐波,并提高了端口隔离度。