小型化陷波超寬帶天線研究與設(shè)計.pdf

1、超寬帶(Ultra-Wideband)是一種無線載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)信號。UWB通信具有傳輸速率高、安全性高、多徑分辨能力強、平均發(fā)射功率低等優(yōu)點。有人稱它為無線電領(lǐng)域的一次革命性進展，認為它將成為未來短距離無線通信的主流技術(shù)。近年來，隨著超寬帶通信的快速發(fā)展，對于其關(guān)鍵技術(shù)之一的超寬帶天線也提出了如下要求：良好的時域和頻域特性、天線體積小、易于共形、成本低廉。此外，為了避免與已有各民用頻段(主要針對

2、5.15GHz～5.85GHz)產(chǎn)生干擾，要求超寬帶天線同時具有陷波特性。
　　 本文根據(jù)超寬帶通信對天線的要求，在分析和總結(jié)目前國內(nèi)外超寬帶天線研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，設(shè)計了兩種類型UWB天線，并進行了仿真研究和實驗驗證。
　　 首先設(shè)計了基于微帶饋電具有三角形縫隙的梯形印制單極超寬帶天線，天線尺寸僅為30mm×30mm。采用矩形接地面時，該天線的阻抗帶寬為3.0GHz～10.8GH。為拓展阻抗帶寬，把上述天線的接地面改成階

3、梯形結(jié)構(gòu)，經(jīng)過優(yōu)化后，其阻抗帶寬達到2.8GHz～11.76GHz，而天線的面積保持不變。在分析天線對UWB脈沖信號的影響后，利用五階微分高斯脈沖激勵，仿真表明該梯形天線在阻抗帶寬范圍內(nèi)產(chǎn)生良好的線性相頻特性。
　　 以上述階梯接地面梯形天線為原形，設(shè)計了三款具有陷波特性的超寬帶天線，分別是在輻射元上添加縫隙諧振器、在微帶饋線上添加縫隙諧振器和在輻射器背面添加三角形寄生導(dǎo)帶環(huán)所形成的陷波超寬帶天線。實驗結(jié)果表明，三款天線都能有效

4、地實現(xiàn)帶阻功能，抑制5.15GHz～5.85GHz干擾頻段，但相對而言，采用縫隙諧振器結(jié)構(gòu)的性能更佳。
　　 為了減小微帶饋線可能產(chǎn)生的色散效應(yīng)，并進一步拓展阻抗帶寬，采用共面波導(dǎo)饋電，設(shè)計了帶V形槽的橢圓形印制單極超寬帶天線，其接地面的上側(cè)邊采用橢弧形。最后天線的尺寸為40mm×35mm，阻抗帶寬達到2.73GHz～28.68GHz，并且具有線性相頻特性和穩(wěn)定的阻抗特性。
　　 以上述的橢圓形天線為原形，分別采用接觸寄