具有帶陷功能的超寬帶微帶天線(xiàn)設計

　　摘要：UWB天線(xiàn)可以在認知無(wú)線(xiàn)電射頻前端感知無(wú)線(xiàn)頻譜，但由于其寬帶特性，不可避免地會(huì )與傳統的窄帶無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)生相互干擾。為了排除干擾，本文設計了具有帶陷功能的UWB微帶天線(xiàn)。該天線(xiàn)回波損耗在3.1~10.6GHz范圍內滿(mǎn)足小于-10dB且駐波比小于2的要求。通過(guò)在輻射貼片上挖槽和在接地板上引入缺陷接地結構，最終天線(xiàn)實(shí)現了3~4GHz和5~6GHz之間的帶陷功能。

　　引言

　　UWB天線(xiàn)與傳統的窄帶天線(xiàn)相比有很多新的特點(diǎn)。信號源產(chǎn)生一定形狀的短脈沖并將其饋入超寬帶天線(xiàn)，天線(xiàn)要將脈沖信號無(wú)失真地輻射出去，因為頻域內任何一個(gè)頻點(diǎn)的失真都會(huì )使得接收到的信號脈沖產(chǎn)生不同程度的失真。所以，UWB天線(xiàn)的特征有別于一般的微帶天線(xiàn)。此外，FCC規定民用UWB的-10dB帶寬范圍為3.1~10.6GHz，在此頻段內天線(xiàn)的增益、波瓣方向圖、駐波比等參數應在允許的波動(dòng)范圍內。

　　對于UWB天線(xiàn)的設計，雖然與普通的微帶天線(xiàn)的設計方法有所不通過(guò)，但是寬帶化和小型化的理論是通用的。文獻通過(guò)將貼片單元集成天線(xiàn)陣列，從而達到拓展帶寬的目的，但是很顯然，陣列結構會(huì )占據很大的空間，對于高要求的終端設備這種設計達不到要求。由于UWB天線(xiàn)的超寬帶特性，為了避免與傳統窄帶間的干擾，故而又產(chǎn)生了一些特殊的帶陷要求。

　　近年來(lái)，人們試圖從時(shí)域、頻域、空間編碼等各個(gè)方面尋求方法來(lái)以解決它們之間的干擾問(wèn)題。具體來(lái)講，所采取的主要措施有脈沖波形設計、平滑PSD、窄帶干擾抑制算法等。但是這些方法，大都是通過(guò)設計脈沖波形或者接收機裝置來(lái)回避UWB與其它窄帶通信的干擾，這樣的方案最終實(shí)現起來(lái)是比較復雜的。另外一種常用并且比較簡(jiǎn)單的方法是采用陷波設計，如文獻就采用這種方法設計了一種蝶形天線(xiàn)。但是這種方案會(huì )給系統造成額外的開(kāi)銷(xiāo)，因此對于小系統來(lái)講也不是最理想的。最直接的方法就是在超寬帶天線(xiàn)上增添附加的結構直接實(shí)現帶陷功能。本文將應用這種方法設計認知無(wú)線(xiàn)電射頻前端的超寬帶天線(xiàn)。所以，本文設計的天線(xiàn)既實(shí)現了寬帶和帶陷的功能，而且還滿(mǎn)足了人們對新型天線(xiàn)的平面化，小型化，且易于加工的要求。下面我們以平面單極天線(xiàn)為基礎來(lái)設計所需的天線(xiàn)。

　　UWB天線(xiàn)的設計

　　平面單極天線(xiàn)的大小主要是由頻帶低端值決定的，對于規則平面輻射貼片單極天線(xiàn)而言，要求駐波比不大于2且可以通過(guò)簡(jiǎn)單的圓柱體模型計算天線(xiàn)能夠達到的最低頻點(diǎn)。如圖1所示，將圓柱體沿母線(xiàn)切開(kāi)，可得到一個(gè)相關(guān)矩形?！　?/p>