一種新穎的超寬帶平面天線(xiàn)

1 引言

UWB定義為相對帶寬大于20%或絕對帶寬大于500MHz的系統。在UWB系統的設計中，UWB天線(xiàn)是重要的元件。近來(lái)，人們對UWB天線(xiàn)在高數據傳輸率，低功率損耗和在通信應用中的簡(jiǎn)單結構進(jìn)行了大量研究。二十世紀70年代來(lái)，提出了很多種簡(jiǎn)單結構的平面天線(xiàn)，比如圓形，橢圓形和梯形等。如今，印制平面天線(xiàn)由于它具有高輻射效率，結構緊湊并且便于與其他電路集成而受到了很大關(guān)注。本文UWB天線(xiàn)的基礎上設計了一種使帶寬有了顯著(zhù)增加的UWB天線(xiàn)，并設計了一種能產(chǎn)生雙頻帶的天線(xiàn)結構。

2 天線(xiàn)設計及特性

天線(xiàn)結構如圖1所示。天線(xiàn)外半徑為R內半徑為r且在圓環(huán)的中心通過(guò)d*(d/2+r)的微帶線(xiàn)進(jìn)行同軸饋電。天線(xiàn)印制在h=1.5mm, er＝3.5的介質(zhì)上。部分接地面由半徑分別為dR和dr的兩個(gè)半圓組成。天線(xiàn)的其它參數為R=13mm,r=8.7mm,d＝1.3mm，dR=7.2mm.。圖2是dr=3.6mm時(shí)天線(xiàn)的回波損耗。由圖2可看出其通帶從5.5GHz到9.3GHz，-10db帶寬為51.4%比文獻中有限接地面為多半圓時(shí)的40%的帶寬增加了11.4%。圖3給出了它在5.5GHz，7GHz，9.3GHz處的E面和H面的方向圖。由圖3可見(jiàn)，天線(xiàn)在整個(gè)通帶內H面方向圖對稱(chēng)且近似為全向輻射，在E面方向圖不對稱(chēng)是因為結構不對稱(chēng)造成電場(chǎng)不對稱(chēng)而形成的。

圖1 天線(xiàn)結構

圖2 天線(xiàn)的回波損耗

(a)

(b)

(c)

圖3 E面和H面方向圖(a)5.5GHz(b)7GHz(c)9.3GHz