9種超寬帶天線的設(shè)計(jì)方案

天線是任何無(wú)線電系統(tǒng)必不可少的組件。它的功能是輻射或者接收無(wú)線電波。它把被導(dǎo)電磁波轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂煽臻g的無(wú)線電波（在發(fā)射系統(tǒng)中），或者做相反的變換（在接收系統(tǒng)中），從而在任意兩點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線電信號(hào)的傳遞。超寬帶無(wú)線電系統(tǒng)要求超寬帶天線來(lái)完成超寬帶被導(dǎo)電磁波和自由空間無(wú)線電波之間的轉(zhuǎn)變工作。超寬帶天線與常規(guī)的窄帶天線在輻射原理上并沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，超寬帶天線是在常規(guī)的窄帶天線基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其主要研究?jī)?nèi)容是探索頻帶寬度極大地?cái)U(kuò)展之后給天線帶來(lái)的新理論、新技術(shù)和新方法。

本文為大家介紹幾種超寬帶天線的設(shè)計(jì)方案。

基于單個(gè)CSRR結(jié)構(gòu)的超寬帶天線本文提出了一種基于單個(gè)CSRR結(jié)構(gòu)的超寬頻帶天線設(shè)計(jì)，它利用微帶線結(jié)構(gòu)作為饋電和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。首先仿真了各參量對(duì)天線的回波損耗的影響，并進(jìn)行優(yōu)化，最終制作了樣機(jī)。實(shí)測(cè)結(jié)果表明該天線的頻帶寬度為1.6至22.6GHz。

小型共面波導(dǎo)饋電H型枝節(jié)超寬帶天線設(shè)計(jì)在小型化天線的設(shè)計(jì)中，平面單極子天線、縫隙天線和偶極子天線等眾多結(jié)構(gòu)都可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化的要求。 本文采用共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)和H型枝節(jié)設(shè)計(jì)了一種新的小型化超寬帶天線，該天線尺寸為19×24×1.6 mm3，在3.3-12.1GHz頻率范圍內(nèi)，該天線的電壓駐波比小于2，具有良好的寬帶阻抗匹配特性。

一種小型陷波超寬帶天線本文提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的微帶線饋電的小型平面超寬帶天線，通過(guò)在圓形輻射貼片上開(kāi)一個(gè)月牙形槽實(shí)現(xiàn)陷波功能，它的基本工作原理是在天線結(jié)構(gòu)中引入需要抑制頻率的“半波長(zhǎng)諧振結(jié)構(gòu)”，等效地引入相應(yīng)頻率上的陷波器，使得該中心頻率上天線的駐波比顯著增加。通過(guò)調(diào)節(jié)月牙形槽的尺寸能夠方便的調(diào)節(jié)陷波的中心頻率和帶寬。

小型具有雙阻帶特性的超寬帶天線設(shè)計(jì)本文提出了一種具有雙阻帶特性的超寬帶天線。設(shè)計(jì)的無(wú)阻帶特性的UWB天線VSWR2的阻抗帶寬為2．58～12 GHz,，通過(guò)在輻射單元上開(kāi)E型槽和在地板開(kāi)一對(duì)細(xì)槽，通過(guò)調(diào)節(jié)槽的尺寸、寬度和位置實(shí)現(xiàn)覆蓋3．75 GHz處和5．5 GHz處的雙阻帶特性。

基于分形技術(shù)的超寬帶天線一些超寬帶天線設(shè)計(jì)應(yīng)用于筆記本電腦的PCMCIA卡進(jìn)行無(wú)線通信，然而尺寸限制了其應(yīng)用。因此，為了解決這一技術(shù)在超寬帶天線設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題，在本論文中，提出了一種基于塞賓斯基幾何分形的微帶天線，可以有效的減小天線尺寸，是通過(guò)增加天線的電長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)的。

一種新型小型化的雙陷波超寬帶天線的設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)了一種雙U縫隙的UWB天線，帶寬2.97～12.75 GHz（VSWR2），在滿足天線性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了雙阻帶功能565 MHz（3.35～4.00 GHz）和590 GHz（5.23～5.82 GHz）。在天線設(shè)計(jì)中，地板采用了CPW饋電結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)饋線寬度W3可以達(dá)到高頻匹配，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)天線的小型化；輻射板采用了圓形輻射板CDM，通過(guò)調(diào)節(jié)它的半徑可以實(shí)現(xiàn)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(tǒng)產(chǎn)生相互干擾。

一種改進(jìn)的杠鈴形超寬帶天線本文在超寬帶杠鈴形天線基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)措施，通過(guò)在杠鈴形天線上增加階梯形缺口，使天線回波損耗更小，而天線方向圖與原杠鈴形天線基本一致，從而獲得更好的阻抗帶寬。

3.4/5.5GHz雙阻帶特性的超寬帶天線設(shè)計(jì)本文提出并設(shè)計(jì)了一款緊湊的印刷單極天線，它可以同時(shí)克服WLAN和WiMAX頻段的干擾。通過(guò)調(diào)節(jié)輻射貼片上雙矩形槽的尺寸，可以方便地獲得雙阻帶特性。同時(shí)，天線具有良好的阻抗匹配特性，可以同時(shí)覆蓋2．4～2．5 GHz和超寬帶頻段。由于采用了微帶線饋電，天線易于集成和小型化。

一種分齒蝶形超寬帶天線的設(shè)計(jì)與研究為改善天線寬帶性能，目前基于基本蝶形發(fā)展出了多種衍生結(jié)構(gòu)。如雙蝶形結(jié)構(gòu)、電容加載的條帶狀結(jié)構(gòu)等。相對(duì)于基本蝶形天線，分齒結(jié)構(gòu)會(huì)使天線輸入VSWR在中間頻段產(chǎn)生抖動(dòng)，且抖動(dòng)頻段直接與分齒位置相關(guān)。本文針對(duì)300～480 MHz的頻率范圍，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)并制作了一款分齒蝶形天線，實(shí)測(cè)顯示該天線在294～488 MHz駐波比小于2，其-10 dB帶寬194 MHz，相對(duì)帶寬達(dá)49．6％。

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關(guān)鍵詞： 超寬帶天線 分齒蝶形 雙阻帶特性 分型技術(shù)