微带贴片天线是一种常见的天线。它很薄。它很轻。它容易制作。它便宜。很多人研究它。全双工是一种通信方式。它可以同时发送和接收信号。这很方便。这提高了效率。我们研究全双工微带贴片天线。这很有用。

天线的基本结构很简单。它有一块金属贴片。贴片贴在介质基板上。基板下面有接地板。贴片的形状很多。有方形贴片。有圆形贴片。有矩形贴片。矩形贴片很常用。我们设计天线时考虑很多因素。贴片的长度很重要。贴片的宽度很重要。基板的材料很重要。基板的厚度很重要。这些因素影响天线的性能。

天线的性能有几个指标。谐振频率是一个指标。天线在工作频率上谐振。阻抗匹配是一个指标。天线和电路要匹配。辐射模式是一个指标。天线向某个方向辐射。增益是一个指标。增益表示天线的方向性。带宽是一个指标。带宽表示天线的工作频率范围。隔离度是一个指标。隔离度表示发送和接收之间的干扰。

全双工天线需要高隔离度。发送信号和接收信号同时进行。发送信号可能干扰接收信号。这不好。我们提高隔离度。隔离度越高越好。我们想办法提高隔离度。

一种方法是使用不同的极化方式。发送天线用右旋圆极化。接收天线用左旋圆极化。这减少了干扰。隔离度提高了。另一种方法是使用不同的频率。发送频率和接收频率分开。这减少了干扰。但全双工通常用相同频率。所以极化方法更好。

另一种方法是使用缺陷地结构。我们在接地板上挖槽。槽的形状很多。有U形槽。有十字形槽。这些槽改变电流分布。电流分布影响天线性能。我们设计槽的形状。我们减少发送和接收之间的耦合。耦合减少了。隔离度提高了。

另一种方法是使用电磁带隙结构。电磁带隙结构是一种周期性结构。它阻止某些频率的电磁波传播。我们在天线上加入这种结构。它减少了表面波。表面波引起耦合。耦合减少了。隔离度提高了。

另一种方法是使用正交模式。天线有两个正交模式。一个模式用于发送。另一个模式用于接收。它们自然隔离。隔离度很好。我们设计天线支持正交模式。

我们设计一个全双工微带贴片天线。天线是矩形贴片。贴片长度是L。贴片宽度是W。基板是FR4材料。基板厚度是H。FR4便宜。FR4容易得到。介电常数是4.4。我们计算贴片尺寸。谐振频率是f0。公式是L=c/(2*f0*sqrt(ef))。c是光速。ef是有效介电常数。我们计算ef。ef与基板介电常数有关。ef与基板厚度有关。我们得到L和W。

我们使用两个馈电点。一个馈电点用于发送。另一个馈电点用于接收。两个馈电点位置不同。我们选择位置。我们让两个端口隔离。我们仿真天线性能。

我们使用仿真软件。HFSS是一种仿真软件。CST是一种仿真软件。我们建模天线。我们设置材料。我们设置边界条件。我们设置端口。我们运行仿真。我们看S参数。S11表示反射系数。S11小好。S11小表示匹配好。S21表示传输系数。S21小好。S21小表示隔离度高。

我们优化天线。我们改变馈电点位置。我们改变贴片尺寸。我们改变基板参数。我们看S参数变化。我们找到最好的参数。我们让S11小于-10dB。我们让S21小于-20dB。这很好。

我们制作天线。我们买FR4基板。我们覆铜。我们光刻。我们蚀刻。我们得到贴片和接地板。我们焊馈线。我们测试天线。

我们使用网络分析仪。我们测S参数。我们看谐振频率。我们看隔离度。我们比较仿真和测试结果。它们差不多。有些误差。误差来自制作工艺。误差来自材料参数。误差是正常的。

我们测辐射模式。我们在暗室测试。我们转天线。我们记录信号强度。我们画方向图。方向图是双向的。最大辐射方向在正面。增益大约6dBi。这不错。

我们测带宽。S11小于-10dB的频率范围是带宽。带宽大约3%。微带天线带宽窄。这正常。全双工工作正常。发送时接收正常。干扰很小。

我们讨论其他方法。我们可以用多层基板。上层贴片发送。下层贴片接收。层间有接地层。接地层屏蔽耦合。隔离度提高。但制作复杂。成本高。

我们可以用有源电路。我们加滤波器。滤波器滤除干扰。隔离度提高。但电路复杂。需要电源。

我们比较各种方法。缺陷地方法简单。电磁带隙方法有效。正交模式方法自然。我们选择合适的方法。

全双工微带贴片天线有用。它用于无线通信。它用于雷达。它用于卫星通信。它节省空间。它提高数据速率。未来研究继续。研究更宽带宽。研究更高隔离度。研究更小尺寸。研究新材料。研究新结构。

我们总结设计过程。确定工作频率。选择基板材料。计算贴片尺寸。选择馈电方式。确定提高隔离度的方法。仿真优化。制作测试。评估性能。改进设计。

天线设计需要耐心。一次次尝试。一次次改进。结果越来越好。我们学习很多知识。我们提高技能。我们解决问题。我们完成论文。