一种小型平面超宽带天线的设计与研究

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1、第21卷!第4期电!波!科!学!学!报Vol.21No.42006年8月!!!!!!!!!!!!!CHINESEJ0URNAL0FRADI0SCIENCE!!!!!!!!!!August2006!!!!文章编号!1005-0388<2006>04-0582-05一种小型平面超宽带天线的设计与研究"程!勇!吕文俊!程崇虎!曹!伟<南京邮电大学通信与信息工程学院chengy!njupt.edu.cn江苏南京210003>摘!要!提出了一种新颖的小型平面超宽带(UWB)天线0该天线由微带槽天线的基本结构变形而来9为获得超宽带频率特性9设计时馈电微带线采用了渐变结构的叉形

2、调谐支节9金属底板的开槽设计成对称多边形0首先通过数值计算来获得最佳的天线几何尺寸9并制作了实际的样品0对天线的反射特性方向图以及增益都进行了测试9然后利用时域有限差分(FDTD)方法计算了天线收发脉冲信号的保真度0研究结果显示该天线具有良好的超宽带特性0关键词!超宽带天线!微带天线!小型平面天线!脉冲信号保真度中图分类号!TN92!!!!文献标识码!ADesignandanalysisofacompactplanarultra-widebandantennaCHENGYong!LWen-un!CHENGChong-hu!CA0Wei

3、irelessCommunicationandECNanjingUniuersit$ofPostsandTelecommunicationscheng$!njuPt.edu.cnNanjingJiangsu210003China>Abstract!AnovelcompactplanarantennaforUltra-widebandapplicationsisproposedinthispaper.Similartoconventionalmicrostripslotantennaataperedmicrostripfolk-likeshapestub

4、isemployedtoachieveultra-widebandcharacteris-tics.Asymmetricpolygonwideslotisetchedonthegroundofantennaandthegainreflectioncharacteristicsanddirectionpatternofantennaistested.Thetran-sientpulsesignalfidelityissimulatedemployingfinite-differencetime-domainmethod.Theresultsshowtha

5、tthepresentedantennadesignhaspromis-ingcharacteristicsforUWBapplications.Keywords!Ultra-widebandantennasmicrostripantennascompactplanaranten-naspulsesignalfidelity关键技术之一o因此近年来这一类天线的研究一直l!引!言是天线与电波传播领域的一大热点o由于使用场合超宽带技术作为一种无线通信技术在的限制UWB天线应当具有尺寸小成本低易于6]高分辨率超宽带雷达探地雷达精确定位系统等方加工集成的特性o由

6、于天线的发射信号是纳秒级1"5]面已有广泛的应用近一段时期以来该技术在的脉冲信号所以在电气指标上不仅需要满足输入短距离室内高速无线通信方面的应用受到了人们的端反射特性.辐射方向性图.增益等频域指标还需7]关注o按照FCC的规定将3.1GHZ"10.6GHZ之要满足时域脉冲形状的保真度要求o从结构上间7.5GHZ的频段分配给超宽带无线通信业务使看这类天线多采用平面单极子天线如圆形椭圆用o而UWB天线的设计与研究则是超宽带通信的形多边形单极子等o为展宽频带还可通过加短路"收稿日期:2005-01-28.!!!!基金项目:国家自然科学基金重点项目资助<项目批准号6043

7、204060471046>582第4期!!!!!!!!!!!程!勇等!一种小型平面超宽带天线的设计与研究5838"11点采用斜劈结构等措施2a显示了当多边形上部的宽度W2=22mm时天基于以上的研究背景本文提出了一种微带馈线的反射特性随馈电缝隙s变化的频率特性曲线电的小型平面超宽带天线该天线类似一般的微带由仿真结果可见馈电间隙的宽度对天线的性能影响12"15槽天线为了获得超宽带的频率特性天线的比较大当s=1mm时天线输入端的回损在微带馈电单元采用了渐变结构的叉状调谐枝节金2.9GHZ"11GHZ的范围内都小于10dB图2b属地板则设计成对称的多边形结构通过大量的数

8、则显示了s