3.2.2小型化
对于微带贴片天线,其尺寸通常为工作波长的一半。在低频场合,半波长的尺寸将不利于实际应用。而便携式无线设备的普及,也对天线的小型化提出了更高的要求。
目前已有多种实现微带天线小型化的方法,包括使用高介电常数的介质基板,在基本的贴片形状基础上做改动,将贴片与地层短路以及这几种方法的联合设计。这几种方法可以有效减小接收天线的尺寸,但同时也会带来一些其他问题。
使用高介电常数的介质基板,会降低带宽,同时增加成本和损耗。改变贴片形状会导致部分贴片区域不能得到有效利用。将贴片与地层短路,会造成交叉极化效应,降低带宽。
除了以上几种方式外,最近也有文献采用折叠贴片的方式,在降低尺寸的同时,保证较高的带宽。文献采用将矩形贴片折叠成两层的方式,降低了天线的尺寸,并通过在地层开槽,实现了整体尺寸29%的下降。
3.2.3阵列化
天线阵列可以有效增加收集电磁波的接收面积,在入射功率密度较低的情况下,提高所收集的电磁功率。
文献比较了两种利用接收天线阵列的系统方案,如图7所示。方案1采用在射频端将天线阵列组合,只需一个反馈网路及相应的整流电路,系统简单。而且由于所有射频功率集中到一个整流电路,可以提高整流效率,但对电磁波的入射角敏感。
而方案2为每个天线单元设置独立的整流电路,再在直流端进行组合,减弱了天线单元间的耦合,对入射角度不明显,适用于分布式的电磁能量收集以及基于整流天线的收集系统。另外,针对整流天线的阵列方案比较了串联、并联和级联三种方案,如图8所示。结果表明级联方案更适于低功率场合。
图7天线阵列电磁能量收集系统