一種CPW-fed的雙陷波超寬帶天線(xiàn)的設計

摘要：設計了一種小型雙阻帶超寬帶天線(xiàn)。天線(xiàn)采用共面波導(CPW)饋電的地板結構，地板由兩個(gè)半橢圓構成，從而實(shí)現了超寬帶天線(xiàn)及小型化。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650 MHz和590 GHz。天線(xiàn)實(shí)物測量結果表明，天線(xiàn)駐波比2的帶寬為2．97～12．75 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；共面波導饋電；雙陷波特性；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]到與以往天線(xiàn)的設計要求，UWB天線(xiàn)不僅要求天線(xiàn)具有體積小、良好的輻射效率、全向覆蓋特性，同時(shí)應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(3．7～4．2 GHz)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當今研究的重點(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、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)，本文設計了一種雙U縫隙的UWB天線(xiàn)，帶寬2．97～12．75 GHz(VSWR2)，在滿(mǎn)足天線(xiàn)性能的基礎上實(shí)現了雙阻帶功能565 MHz(3．35～4．00 GHz)和590 GHz(5．23～5．82 GHz)。在天線(xiàn)設計中，地板采用了CPW饋電結構，通過(guò)調節饋線(xiàn)寬度W3可以達到高頻匹配，實(shí)現設計天線(xiàn)的小型化；輻射板采用了圓形輻射板CDM，通過(guò)調節它的半徑可以實(shí)現低頻段的阻抗匹配；輻射板上雙U縫隙的作用是產(chǎn)生雙阻帶，避免與其他通訊系統產(chǎn)生相互干擾。
在經(jīng)驗的基礎上進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗，獲得天線(xiàn)的具體結果參數。通過(guò)實(shí)物測量，顯示天線(xiàn)性能基本得到滿(mǎn)足，是一種具有實(shí)用意義的UWB天線(xiàn)。

1 天線(xiàn)結構設計
天線(xiàn)的具體尺寸結構示意圖如圖1所示。圓形輻射板、微帶饋線(xiàn)和地板印制在FR4介質(zhì)板的同一面，FR4介質(zhì)板厚度h=1．0 mm，相對介電常數εr=4．4，尺寸為20．0 mm×27．0 mm×1．0 mm。饋線(xiàn)寬度設計為W3=5 mm與50 Ω端口進(jìn)行匹配。其中，天線(xiàn)尺寸為：W=20 mm，L=27 mm，R=10 mm，W1=8 mm，W2=3．5 mm，W3=5．0 mm，L1=10mm，L1=10．2 mm，L2=7．8 mm，s1=0．8 mm，s2=1 mm，s3=0．6 mm。