[论文解读] A Compact Dual Band Dielectric Resonator Antenna For Wireless Applications

Hedi Raggad, Mohamed Latrach+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 6, 2013

Antenna Design and Analysis参考文献 4被引用 4

一句话总结

本文提出了一种由微带线馈电并耦合至窄槽孔的紧凑型双频带介质谐振器天线（DRA），通过激励TE111和TE113模式，在1.71–1.88 GHz（DCS）和2.40–2.48 GHz（WLAN）频段实现工作。高介电常数的DRA实现了小型化，获得了良好的回波损耗、稳定的辐射图样，并且仿真与测量结果之间具有良好的一致性。

ABSTRACT

This paper presents the design of a dual band rectangular Dielectric Resonator Antenna (DRA) coupled to narrow slot aperture that is fed by microstrip line. The fundamental TE111 mode and higher-order TE113 mode are excited with their resonant frequencies respectively. These frequencies can be controlled by changing the DRA dimensions. A dielectric resonator with high permittivity is used to miniaturize the global structure. The proposed antenna is designed to have dual band operation suitable for both DCS (1710 - 1880 MHz) and WLAN (2400 - 2484 MHz) applications. The return loss, radiation pattern and gain of the proposed antenna are evaluated. Reasonable agreement between simulation and experimental results is obtained.

研究动机与目标

• 设计一种适用于现代无线通信系统的紧凑型双频带介质谐振器天线。
• 实现覆盖DCS（1710–1880 MHz）和WLAN（2400–2484 MHz）频段的双频带工作。
• 通过使用高介电常数介质谐振器实现天线结构的小型化。
• 通过微带线馈电与孔径耦合确保良好的辐射性能与回波损耗。
• 通过仿真与实验测量验证设计，结果具有良好的一致性。

提出的方法

• 采用具有高相对介电常数的矩形介质谐振器以减小天线整体尺寸。
• 天线由微带线馈电，并通过窄槽孔耦合，以激励基模TE111和高阶模TE113。
• 通过调节介质谐振器的尺寸来控制谐振频率。
• 通过几何参数调谐实现模式激励控制，从而实现双频带工作。
• 利用仿真与测量评估回波损耗、辐射图样与增益。
• 采用槽孔结构可实现阻抗匹配，并高效激励所需模式。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种紧凑型双频带DRA，以在DCS与WLAN频段均实现高效工作？
• RQ2 高介电常数介质谐振器在减小天线尺寸方面发挥何种作用？
• RQ3 微带线馈电与槽孔耦合的组合如何影响模式激励与阻抗匹配？
• RQ4 仿真结果与实验测量在回波损耗与辐射图样方面的一致性程度如何？
• RQ5 能否独立控制TE111与TE113模式，以实现具有稳定性能的双频带工作？

主要发现

• 所提出的DRA在1.71–1.88 GHz（DCS）和2.40–2.48 GHz（WLAN）频段实现双频带工作，满足目标无线通信频段要求。
• 使用高介电常数介质谐振器成功实现了天线结构的小型化。
• 两个频段内回波损耗均低于-10 dB，表明阻抗匹配良好。
• 辐射图样显示在两个频段内均具有稳定且端射的辐射特性。
• 增益值与紧凑型DRA设计的预期性能一致，具有中等方向性。
• 在回波损耗、辐射图样与增益方面，仿真结果与测量结果表现出合理的吻合度。