一種新穎的超寬帶平面天線

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天線是重要的元件。近來，人們對UWB天線在高數據傳輸率，低功率損耗和在通信應用中的簡單結構進行了大量研究。二十世紀70年代來，提出了很多種簡單結構的平面天線，比如圓形，橢圓形和梯形等。如今，印制平面天線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注。本文UWB天線的基礎上設計了一種使帶寬有了顯著增加的UWB天線，并設計了一種能產生雙頻帶的天線結構。

2 天線設計及特性

天線結構如圖1所示。天線外半徑為R內半徑為r且在圓環的中心通過d*(d/2+r)的微帶線進行同軸饋電。天線印制在h=1.5mm, er＝3.5的介質上。部分接地面由半徑分別為dR和dr的兩個半圓組成。天線的其它參數為R=13mm,r=8.7mm,d＝1.3mm，dR=7.2mm.。圖2是dr=3.6mm時天線的回波損耗。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，天線在整個通帶內H面方向圖對稱且近似為全向輻射，在E面方向圖不對稱是因為結構不對稱造成電場不對稱而形成的。

圖1 天線結構

圖2 天線的回波損耗

(a)

(b)

(c)

圖3 E面和H面方向圖(a)5.5GHz(b)7GHz(c)9.3GHz