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《具有带阻特性的宽缝隙超宽带天线研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第26卷第1期电波科学学报Vol.26,No.12011年2月CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEFebruary,2011文章编号10050388(2011)01016406具有带阻特性的宽缝隙超宽带天线研究特尼格尔张宁邱景辉林澍鲁国林(哈尔滨工业大学电子与信息工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要根据短距离无线电通信系统对超宽带天线的要求,设计制作了矩形宽缝隙超宽带(UWB)天线,并通过加载g/4开路枝节的方法
2、实现了超宽带天线的带阻特性,分析了天线参数对其辐射特性的影响。仿真及实验结果表明:该天线满足短距离无线电通信系统对UWB天线的要求,实现了4.5~6GHz的带阻特性,具有稳定的增益,良好的波形保真特性。该天线尺寸小、成本低且易于集成,可以作为短距离无线通信系统的收发天线。关键词UWB天线;宽缝隙天线;带阻中图分类号TN82文献标志码A度比缝隙长度小很多,称为窄缝;当缝隙宽度与缝隙1引言长度可比拟时,称为宽缝,它具有频带宽、对掩模制[1]近几年,随着民用超宽带(UWB)通信快速的发版公差要求低的优点。展
3、,对应用于短距离无线通信系统中的天线提出了2.1巴比涅原理更高的要求,不仅要求天线尺寸小、剖面低、价格便在天线工程应用中,常利用巴比涅原理从已知宜,易于加工并可集成到无线电设备内部,同时,还天线的辐射特性导出其互补天线的辐射特性,缝隙要求天线的阻抗带宽和方向图带宽足够宽,以便覆天线问题可以采用巴比涅原理来求解。通常,其互盖整个UWB频段,因而,如何设计出满足短距离无补天线的辐射场一般是已知的,用等效互补天线在线通信要求的UWB天线成为了系统设计非常重要空间某点的磁场乘以该点的介质波阻抗可以得到缝[2]的一环。由于平面
4、宽缝隙天线具有全向辐射方向隙天线在该点的电场。图,中等增益,可以应用多种匹配技术获得足够宽的当理想导电(导磁)屏尺寸有限时,其边缘效应阻抗带宽,是最具吸引力的UWB候选天线之一。将会影响利用巴比涅原理求解所得的结果,无法对超宽带天线技术作为超宽带通信系统的重要组复杂结构形式的宽缝隙天线进行精确求解,因此,这成部分得到了人们越来越多的重视。针对小型化天里利用仿真及实验相结合的方法来研究天线的辐射线和宽频带天线,国内外展开了大量深入的研究,提特性。出了许多方法,取得了一定的研究成果。美国联邦2.2宽缝隙天线的馈电方式通信
5、委员会(FCC)规定UWB信号的频段为3.1对宽缝隙天线馈电可采用微带线馈电或者共面GHz到10.6GHz。这个通信频段中还存在划分给波导馈电。对于UWB应用,不容易实现较宽的阻其他通信系统的频段,如5.15GHz到5.35GHz的抗带宽。IEEE802.11a和5.75GHz到5.85GHz的Hiper共面波导由中间的馈电的带状导体和两边的接LAN/2。针对UWB通信系统的这一特殊要求,研地半平面金属组成,制作在电介质的上表面,其特性究了具有带阻特性的矩形宽缝隙超宽带天线。阻抗是由中间导带宽度和缝隙之比决定,可以自
6、由设计其尺寸,它可使天线的带宽明显地增加。把共2宽缝隙天线理论分析面波导用于矩形缝隙天线时,能使其带宽达到[3]缝隙天线应用广泛,典型的缝隙天线其缝隙宽34%。收稿日期:20100323联系人:特尼格尔:Email:tnge1983@sina.com第1期特尼格尔等:具有带阻特性的宽缝隙超宽带天线研究1652.3矩形宽缝隙UWB天线结构设计及仿真特性较差,当宽度是28mm时,整个工作频带内回2.3.1天线结构波损耗均小于-10dB。如图3(b),缝隙长度为天线结构如图1所示(单位:mm)
7、。该天线采用矩形缝隙辐射,末端带有扇形调谐枝节的共面波[48]导馈电,扇形调谐枝节能展宽天线的频带,并将共面波导中心导带设计成阶梯状,以改善天线的阻抗匹配特性,共面波导特性阻抗50。选用相对介电常数4.4的FR4作为基片。天线的尺寸为0.440300(0为最低工作频率点对应的自由空间波长)。图1矩形宽缝隙UWB天线结构图2.3.2天线的仿真分析取宽缝隙的宽度约为0.10,长度为0.250取扇形半径初值为0.10,张角为90,这样整个缝隙边缘的总长度接近于0,取共面波导长度为0.250。在
8、确定了天线的初始尺寸参数之后,利用RCSTMicrowaveStudio进行仿真,分析尺寸参数变化对天线阻抗特性的影响。2.3.3阶梯过渡段对回波损耗的影响在共面波导中心导带与扇形枝节之间使用阶梯过渡,可以展宽工作带宽,改善天线的阻抗匹配特性。如图2(a),无阶梯过渡时,4~8GHz频段匹配特性较差,频带宽度并不能覆盖整个UW
