[论文解读] Rectangular and Circular Antenna Design on Thick Substrate

Harsh Kumar, Shweta Srivastava|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2010

Antenna Design and Analysis参考文献 5被引用 6

一句话总结

本文使用SONNET软件在39 GHz频段对厚基板上的矩形和圆形贴片天线进行了设计与仿真。提出了一种新型的圆形贴片天线分析技术，理论预测与仿真结果高度一致，证明了其在毫米波应用中的可行性。

ABSTRACT

Millimeter wave technology being an emerging area is still very undeveloped. A substantial research needs to be done in this area as its applications are numerous. In the present endeavor, a rectangular patch antenna is designed on thick substrate and simulated using SONNET software, also a novel analysis technique is developed for circular patch antenna for millimeter wave frequency. The antenna is designed at 39 GHz on thick substrate and has been analyzed and simulated.The results of the theoretical analysis are in good agreement with the simulated results.

研究动机与目标

• 开发一种适用于毫米波频段的新型圆形贴片天线分析技术。
• 在39 GHz频段，针对厚基板设计并仿真矩形贴片天线，以提升带宽和增益。
• 利用SONNET软件将理论模型与仿真结果进行对比验证。
• 探讨厚基板在提升高频天线性能方面的可行性。
• 通过实际设计与分析，为尚处于发展初期的毫米波天线技术领域做出贡献。

提出的方法

• 在厚基板上设计矩形贴片天线，并使用SONNET软件在中心频率39 GHz下进行仿真。
• 开发了一种新型分析技术，用于建模毫米波频段工作的圆形贴片天线。
• 基于电磁场方程和模态分析方法，对圆形贴片天线进行理论分析。
• 通过仿真评估两种天线类型的辐射图、增益和回波损耗。
• 将理论结果与仿真结果进行对比，以验证其准确性和一致性。
• 重点研究基板厚度对阻抗带宽和辐射效率的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 基板厚度如何影响39 GHz频段下矩形和圆形贴片天线的性能？
• RQ2 新型理论模型能否准确预测毫米波频段下圆形贴片天线的行为？
• RQ3 两种天线类型的理论预测与仿真结果之间的吻合程度如何？
• RQ4 在39 GHz频段下，厚基板贴片天线的关键辐射与阻抗特性是什么？
• RQ5 理论建模在多大程度上可减少高频天线设计中对大规模仿真需求？

主要发现

• 圆形贴片天线的理论分析结果与SONNET软件的仿真结果高度一致。
• 矩形贴片天线在39 GHz频段表现出稳定性能，其在厚基板上的阻抗和辐射图已优化。
• 针对圆形贴片天线的新型分析技术在预测谐振频率和模态行为方面表现有效。
• 仿真结果证实，矩形和圆形贴片天线在39 GHz频段均具备可接受的增益和方向性。
• 研究表明，厚基板能够支持高频工作，并具备有利的辐射特性。
• 理论结果与仿真结果的一致性验证了所提出分析方法在后续毫米波天线设计中的有效性。