新型平面超寬帶天線研究與設(shè)計.pdf

1、美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）于2002年2月批準超寬帶（UWB）系統(tǒng)的商用頻段頻為3.1-10.6 GHz。超寬帶系統(tǒng)由于其高的數(shù)據(jù)傳輸速率、大的信息容量、低功耗等優(yōu)點吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。同在傳統(tǒng)的窄帶無線通信系統(tǒng)相同，天線在超寬帶系統(tǒng)中也扮演中重要的角色。在FCC規(guī)定的頻段內(nèi)還存在著一些窄帶通信系統(tǒng)，如工作在3.4-3.69 GHz的WiMAX系統(tǒng)和工作在5.15-5.35，5.725-5.825 GHz的WLAN系統(tǒng)，為

2、了避免UWB通信系統(tǒng)和這些窄帶通信系統(tǒng)之間的干擾，所設(shè)計的UWB天線應(yīng)在這些頻段具有陷波特性。伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的興起和迅速發(fā)展，移動設(shè)備不僅要能傳輸傳統(tǒng)的語音數(shù)據(jù)，還要能傳輸圖像和視頻數(shù)據(jù)，這使得原本就有限的頻譜資源變得更加緊張。為了更有效的利用有限的頻譜資源，具有多輸入多輸出（MIMO）特性的天線是未來的發(fā)展方向之一。
　　本文以新型平面UWB天線為研究對象，進行理論分析、仿真優(yōu)化設(shè)計和實際測試，所做的主要工作為：
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3、1）介紹了超寬帶的定義和發(fā)展歷史以及超寬帶所具有的優(yōu)勢；對超寬帶天線的發(fā)展過程、研究現(xiàn)狀和常見的超寬帶天線進行了綜述；闡述了超寬帶天線設(shè)計相關(guān)的一些問題。
　?。?）對各種已有的陷波技術(shù)進行了總結(jié)，運用多種陷波技術(shù)設(shè)計了兩款具有陷波特性的 UWB天線。陷波天線＃1通過在輻射貼片的恰當位置開槽使得基本超寬帶天線單元在獲得在2.52-3.66 GHz帶阻特性的同時產(chǎn)生了一個額外的2.4-2.484 GHz藍牙頻段，可以應(yīng)用于同時支持B

4、luetooth和UWB協(xié)議的設(shè)備中；通過在矩形輻射貼片底部兩邊去掉兩個三角形可以有效的改善天線的高頻特性，而在微帶饋線下端的地面開槽可以增強饋線和輻射單元的匹配從而改善天線的性能；通過在微帶饋線兩邊加上一對對稱的矩形開槽諧振器可以在5.02-6.05 GHz的WLAN頻段產(chǎn)生阻帶。陷波天線＃2是在已設(shè)計的工作在3-12 GHz的倒U形槽超寬帶天線基礎(chǔ)上進行陷波研究；通過在地面寬槽內(nèi)引入一個支節(jié)可以在3.4-3.69GHz的WiMAX頻

5、段內(nèi)實現(xiàn)阻帶；通過在輻射貼片開C形槽成功將5-6GHz WLAN頻段阻止。
　?。?）設(shè)計了兩款具有雙極化特性的平面UWB天線。在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上創(chuàng)新的提出了一種等腰直角三角形槽結(jié)構(gòu)用于雙極化超寬帶天線設(shè)計；通過設(shè)計新的結(jié)構(gòu)，可以在保證天線滿足性能指標的同時有效的減小天線的體積并提高端口的隔離度；給出了天線的詳細設(shè)計過程，并對端口間的相關(guān)系數(shù)進行了討論。在第一款天線的基礎(chǔ)上進行了再次改進使得天線尺寸進一步減小同時性能得到提