林铄金,陈 星

(四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065)

在天线领域,环天线由于具有结构简洁的特点得到了广泛应用。根据天线电尺寸,环天线可分为大环天线和小环天线两种类型[1],其中小环天线是指天线周长小于四分之一个波长的环天线[2]。作为典型的电小尺寸天线,小环天线存在工作频带狭窄和辐射效率低下的缺点,这对小环天线的工程化应用造成严重制约。例如文献[3]设计的用于短波通信的小环天线,其相对带宽仅0.4%。文献[4]设计的用于RFID 的小环天线,其效率只有6.12%。2015 年,Turalchuk 等[5]设计的用于远距离阅读器的小环天线,其带宽不到1%。2016 年,Liu 等[6]设计了一款用于无线传感器的电小方环天线,其带宽为2%,并且辐射效率仅为23%。

为扩展小环天线工作带宽和提升其辐射效率,国内外开展了大量研究工作。例如通过加载电抗元件消除天线输入阻抗的虚部分量,以获得更好的带宽。但由于引入了电抗元件,天线的辐射效率较低[7-8]。如Chen 等[9]使用的一种电感耦合分支技术,使分支带引起额外的谐振,从而加宽电小环天线的带宽,其天线的相对带宽达到12%,然而其辐射效率只有30%。也有一些研究人员通过加载多圈环或折叠天线的方式来提高天线辐射电阻,改善小环天线辐射效率[10-13],如Polivka 等[14]设计了一款平面多环天线,天线由多圈同心电小环组成,其辐射效率提高到了80%,带宽为3.8%。2019 年,Antoniades 等[15]通过间隙来调节天线的谐振频率和带宽的方法为电小环提供了很好的设计思路,其相对带宽为4%,辐射效率达到了60%左右。……