一種小型雙陷波超寬帶天線(xiàn)的設計

摘要 設計了一種小型雙阻帶的超寬帶天線(xiàn)。采用由兩個(gè)半橢圓和一個(gè)長(cháng)條矩形復合的一種新型地板結構，從而實(shí)現了超寬帶天線(xiàn)小型化。通過(guò)開(kāi)雙U型縫隙實(shí)現了雙阻帶特性，阻帶帶寬分別是540 MHz和610 MHz。天線(xiàn)實(shí)物測量結果表明，天線(xiàn)駐波比2的帶寬為2．7～12 GHz，在整個(gè)頻段內天線(xiàn)增益較高，同時(shí)方向圖全向特性良好。天線(xiàn)的測量結果和仿真結果有較好的一致性。
關(guān)鍵詞 超寬帶；復合地板；雙陷波特性；天線(xiàn)小型化

隨著(zhù)室內高速無(wú)線(xiàn)數據接入技術(shù)的發(fā)展，要求未來(lái)的無(wú)線(xiàn)通信系統具有更大的數據吞吐量。特別是IEEE802．15．3a標準提出分配3．1～10．6 GHz頻段給超寬帶使用后，超寬帶通信系統越來(lái)越受到重視?？紤]到UWB天線(xiàn)不僅要求天線(xiàn)體積小、良好的輻射效率、全向覆蓋特性，同時(shí)還要避免和其他通信系統相互干擾，主要重疊的通訊頻段有WLAN(5．2～5．8 GHz)、WIMAX(3．3～3．6 GHz)，和C波段(3．7～4．2GHz)雷達通信系統，因此能否實(shí)現小型化UWB天線(xiàn)及雙阻帶性能已成為研究重點(diǎn)。
微帶天線(xiàn)以其剖面薄、體積小、重量輕、可與載體表面相共形、易集成、成本低、容易制作等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注，常見(jiàn)的小型UWB天線(xiàn)主要包括印刷型單極子和寬縫隙天線(xiàn)。從上述背景出發(fā)，文中設計了一種雙U縫隙的UWB天線(xiàn)，帶寬2．9～12．4 GHz(VSWR2)，在滿(mǎn)足天線(xiàn)性能的基礎上實(shí)現了雙阻帶功能540 MHz(3．28～3．82 GHz)和610 MHz(5．17～5．78 GHz)。在天線(xiàn)的設計中，地板采用復合結構，兩個(gè)半橢圓通過(guò)一個(gè)矩形長(cháng)條連接，通過(guò)調節矩形寬度W1可達到高頻匹配，實(shí)現設計天線(xiàn)的小型化，這種小地板在一定程度上降低了雷達散射截面；輻射板采用圓形輻射板CDM，通過(guò)調節其半徑可以實(shí)現低頻段的阻抗匹配；輻射板上的雙U縫隙的作用是產(chǎn)生雙阻帶，避免與其他通訊系統的相互干擾。
在經(jīng)驗的基礎上進(jìn)行了大量仿真實(shí)驗，獲得天線(xiàn)的具體結果參數。最后通過(guò)實(shí)物測量，顯示天線(xiàn)性能基本得到滿(mǎn)足，因此UWB天線(xiàn)具有實(shí)用價(jià)值。

1 天線(xiàn)結構設計
天線(xiàn)的具體尺寸結構如圖1所示?；趫A形輻射板的超寬帶天線(xiàn)理論已被廣泛引用。本文設計的超寬帶天線(xiàn)輻射板采用圓形輻射板，在天線(xiàn)設計中采用了新型的復合地板，它由兩個(gè)半橢圓通過(guò)一個(gè)矩形長(cháng)條連接而成，通過(guò)調節復合地板的寬度W1、橢圓主半徑和長(cháng)短軸比，可以實(shí)現高頻段的阻抗匹配。天線(xiàn)的雙陷波特性是通過(guò)在饋線(xiàn)和輻射板上設計雙U型縫隙來(lái)實(shí)現，其中一個(gè)U型縫隙開(kāi)在了饋線(xiàn)和輻射板之間，在改善天線(xiàn)的駐波比特性的同時(shí)實(shí)現了陷波特性。

圓形輻射板(半徑r)和微帶饋線(xiàn)印制在FR4介質(zhì)板的同一面，FR4介質(zhì)板厚度h=0．8 mm，相對介電常數εr=4．4，尺寸為L(cháng)×W。饋線(xiàn)寬度設計為Wf=5 mm與50 Ω端口進(jìn)行匹配。介質(zhì)另一面印制了一個(gè)寬度W1=0．1 mm的矩形和兩個(gè)半橢圓，它的主半徑3．7mm，長(cháng)短軸比為2．5。圖1中，單位為mm，W=20，L=31，R=10，Wf=5，W1=0．1，W2=8，W3=3．4，L1=10，L2=7．8，s1=1，s2=0．8，s3=0．6、h=1。