一种新型超宽带平面单极天线的设计

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1、2009年第01期，第42卷通信技术Vol.42，No.01,2009总第205期CommunicationsTechnologyNo.205,Totally一种新型超宽带平面单极天线的设计施胜杰，郭辉萍（苏州大学电子信息学院，江苏苏州215021）【摘要】提出了一种新型超宽带平面单极子天线。该天线由一个倒置的月牙形金属贴片和一个槽口金属接地板构成，采用微带线对其进行馈电。通过数值仿真和实验测量，该平面结构的单极天线具有超宽带性能，实测天线的-10dB回波损耗的频率覆盖范围为3.2～1.8GHz，相对带宽达115%，阻抗带宽达到3.6倍频。且

2、该天线体积小、结构简单、加工简便，适合应用于短程超宽带通信系统。【关键词】平面天线；单极子天线；超宽带（UWB）【中图分类号】TN822.8【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2009)01-0112-03DesignofNovelUltra-WidebandPlanarMonopoleAntennaSHISheng-jie，GUOHui-ping(SchoolofElectronicandInformationEngineering,SoochowUniversity,SuzhouJiangsu215021,China)【Abs

3、tract】Anovelultra-wideband(UWB)planarmonopoleantennawithainvertedcrescentmetalpatchandanotchmetalgroundplateisproposed．Theproposedplanarmonopoleantennahasanultra-wideband,andissmallinsizeandsimpleinstructure,thusiseasytofabricate.Itsmeasured-10dBreturnlossbandwidthcoversafr

4、equencyrangebetween3.2GHzand11.8GHz.Inotherwords,therelativebandwidthis115%andtheratioimpedancebandwidthreaches3.6:1.Thistypeofantennaissuitableforshort-distanceUWBcommunications.【Keywords】planarantenna;monopoleantenna;ultra-wideband(UWB)3.2GHz到11.8GHz,相对带宽达到近115％，阻抗带宽达到0引言

5、3.6倍频，而天线的尺寸仅为18mm×16mm。近年来，超宽带无线通信技术以其超高速、超大容量、低成本、低功耗、复杂度低、保密性好等优点而备受重1天线的基本结构视，成为目前无线通信的一大研究热点[1]。超宽带天线的图1给出了月牙形超宽带平面单极天线的结构示意设计和研究是超宽带的关键技术之一。为了适应高速集成图。该天线制作在相对介电常数为4.4，厚度为1.6mm的电路小型化的需求，平面单极天线在超宽带无线通信设备FR4介质基片上。介质基片的正面为天线的辐射单元，一个中受到了广泛的青睐[2-5]，原因在于其诸多的优点：尺寸倒置的月牙形金属贴片，该

6、形状是由圆心在同一直线上的小、结构紧凑、频带宽。常见的平面单极天线有矩形平板单两个圆相交所构成，两圆的半径分别为r，r，而圆心距极天线、圆盘单极天线、椭圆盘单极天线。为了提高天线的12为d。半径为r的大圆剔除两圆相交部分便构成了一个月带宽，通常采用偏置馈电、双点或多点馈电、短路以及切角1等技术[4-5]。牙形的金属贴片结构。介质基片的背面为16mm×4mm文章提出了一种新型结构的超宽带平面单极天线。该天接地板，在接地板上挖去一个L×W矩形凹槽。其主要目线由一个倒置的“月牙”形金属贴片以及矩形槽口[6]金属接地的是为了调节天线的阻抗匹配，从而展

7、宽天线的带宽。该板所构成，采用微带线对其进行馈电。通过数值仿真和实验天线采用微带线进行馈电，馈线的宽为2mm。整个天线测量，最终可得天线回波损耗S<-10dB覆盖的频率范围从的尺寸为18mm×16mm。11收稿日期：2008-06-30。基金项目：苏州大学青年学术骨干教师基金资助项目（R2317152）。作者简介：施胜杰（1984-），女，硕士研究生，主要研究方向射频与无线通信、天线的设计与研究；郭辉萍（1964-），女，副教授，主要从事电磁理论、电磁散射及无线通信教学、科研工作。1120-5-10(dB)-1511S-20r2=3.5mmr

8、=4.5mm2-25r=5.5mm2r=6.5mm2-3024681012f/GHz图1天线结构（单位：mm）图3回波损耗S随r的变化11202天线的数值分析在研究