一種新穎的超寬帶平面天線

1 引言

UWB定義為相對(duì)帶寬大于20%或絕對(duì)帶寬大于500MHz的系統(tǒng)。在UWB系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，UWB天線是重要的元件。近來，人們對(duì)UWB天線在高數(shù)據(jù)傳輸率，低功率損耗和在通信應(yīng)用中的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究。二十世紀(jì)70年代來，提出了很多種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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天線的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種使帶寬有了顯著增加的UWB天線，并設(shè)計(jì)了一種能產(chǎn)生雙頻帶的天線結(jié)構(gòu)。

2 天線設(shè)計(jì)及特性

天線結(jié)構(gòu)如圖1所示。天線外半徑為R內(nèi)半徑為r且在圓環(huán)的中心通過d*(d/2+r)的微帶線進(jìn)行同軸饋電。天線印制在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。天線的其它參數(shù)為R=13mm,r=8.7mm,d＝1.3mm，dR=7.2mm.。圖2是dr=3.6mm時(shí)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(xiàn)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，天線在整個(gè)通帶內(nèi)H面方向圖對(duì)稱且近似為全向輻射，在E面方向圖不對(duì)稱是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不對(duì)稱造成電場(chǎng)不對(duì)稱而形成的。

圖1 天線結(jié)構(gòu)

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