印刷八木天线的仿真与设计

  ，给出了八木天线的设计参数，并重点介绍了微带准八木天线的平面化设计，其特点是是将八木天线结构平面化后印制在单层介质板上，这样在保留行波辐射的特性的同时缩小了体积，使得微带准八木天线能够很好的应用在

  本期将在此基础上给出提升天线增益的方法，设计一款高增益小体积的PCB八木天线。

  对于微带准八木天线，使其增益提高的方法主要有以下几种：1）改变辐射阵子和引向阵子形状

  这种方法主要是通过超材料的近零折射率或低折射率使电磁波产生传播路径变化，从而改善天线的方向性及增益。

  可以通过频率选择表面提高天线增益，这种结构如下图所示，是由周期性排列的金属贴片单元构成的一种二维周期阵列结构。

  b）其次，按照阵列天线阵因子进行八木天线的组成，具体的阵因子计算方式可详见往期文章。

  除了上述五种提高天线增益的方法外，近年来一种新的设计方法备受追捧，这种方法对天线的体积没有过大的影响，可使天线增益增高，也有其他性能得到了相应的改善。本期将使用该方法改造上期的PCB八木天线，这里提到的方法是指在PCB八木天线的顶端加载开口谐振单元，改结构如下图。

  前期我们建立一种不含巴伦结构的简易馈电型微带准八木天线，该天线结构如下图所示，该天线作为PCB天线的基板。

  为了提高天线的增益，本期选择在上面提到的天线上加载开口谐振环单元实现天线增益的有效提升。a）理论分析 开口谐振环结构在准八木天线的端射方向前方形成特殊功能的引向器，使得基于开口谐振环的高增益准八木天线在保证天线尺寸和带宽的前提下有效的降低了回波损耗、提高了增益。

  采用微带线对天线进行馈电，在介质基板背面印刷左侧的激励阵子，与反射贴片连接；在介质基板正面印刷右侧激励阵子，与反射贴片通过微带线馈线相连，利用几个金属圆柱连接上下反射贴片，使左、右侧的激励阵子形成半个周期的相位差。

  对比天线D 辐射图如图所示，从图中能够准确的看出，与原天线相比较，加载开口谐振环的天线半功率波束宽度都有缩减，通过一系列分析能得出加载开口谐振环的微带准八木天线的半功率波束宽度相比于原天线明显变窄。本设计的加载开口谐振环天线可以有明显效果地的改善天线的方向性，改善天线的端射性能。

  幅度瞬时分布图。从上一期的电流分布结果可知，原型天线的电场能量大多分布在在辐射阵子和前三个引向阵子上。

  而此时加载开口谐振环天线的电场能量大多分布在在辐射阵子和前三个引向阵子以及谐振环上，仿真根据结果得出，开口谐振环结构有起到了显著的引向作用，有效改善了天线端射方向的辐射性能，开口谐振环特殊结构在这里作为引向器可以有效集中电磁能量，提高该微带准八木天线的增益，电流在天线层之后明显减弱，在此之后增加谐振环对天线性能将没有显著改善。