平面单极子超宽带天线的设计方法研究

２００２年 美 国 联 邦 通 信 委 员 会 (FCC)正 式 允 许 将 超 宽 带 (ultrawideband,UWB)技 术 应 用 于 民 用 领 域 ,并 指 定 了 ３������１~１０������６ GHz作 为 超 宽 带 的 工 作 频段[１],如此宽的频段范围使系统具有低功率损 耗、 高速率传输、高分 辨 率、强 抗 干 扰 能 力、与 窄 带 系 统 共存等特 点. 为 满 足 超 宽 带 系 统 需 求 而 设 计 的 天 线即为超宽带天线,它 不 仅 要 具 有 极 宽 的 工 作 频 带 和良好的 阻 抗 匹 配 特 性,也 要 具 有 较 小 的 群 延 时、
第 ３２ 卷 第 ４ 期 ２０１８ 年 ８ 月
黑 龙 江 工 程 学 院 学 报 JournalofHeilongjiangInstituteofTechnology
DOI:１０．１９３５２/j．cnki．issn１６７１Ｇ４６７９．２０１８．０４．００１
Vol������３２,No������４ Aug．,２０１８
Abstract:UWBisaradioengineeringtechnology with ultra widespectrum resource,whichis mainly appliedtotheshortＧrangehighspeedcommunication,imagetransmission,wirelesssensornetworkandso on．Theantennaistheenergyconversiondeviceofwirelesssystems,whichperformancehasthesignificant influencesonthewholesystem．Togainbetterradiationperformance,theplanarUWBantennawithCPW feederisproposed based on planar monopoleantenna model．Thecompactsizeand wideimpedance matchingcharacteristicofproposedantennaisobtainedbymodifyingrectangularradiationpatchandCPW feeder．Experimentalresultsshowtheantennaworkingbandwidthisfrom ２������７２~１４������２ GHz,whichhave satisfiedtheneedsofUWBsystem．AndtheEＧplaneand HＧplaneradiationpatternsoftheantennahave thetraitsofsymmetryandomniＧdirection． Keywords:monopoleantenna;UWB;CPW;impedancematching
波传播．
全向的辐射性和较高的增益等特点.超宽带天线 在结构上主要分两 大 类:立 体 结 构 天 线 和 平 面 结 构 天线.立体 超 宽 带 天 线 由 于 尺 寸 变 化 大,因 此,具 有非常 宽 的 工 作 频 带,甚 至 是 所 需 频 段 范 围 的 几 倍,但是天 线 辐 射 信 号 的 色 散 现 象 较 严 重,且 立 体 结构使 天 线 在 应 用 和 成 本 上 都 有 一 定 的 局 限[２Ｇ３]. 虽然平面结构的超 宽 带 天 线 性 能 次 之,但 平 面 的 特 点使之具有简单的 结 构 而 易 于 加 工 制 作,且 在 天 线 小型化和集 成 化 方 面 有 着 明 显 的 优 势,因 此,平 面 天线获得了更广泛的研究和应用 . [４Ｇ６]
Hale Waihona Puke Baidu
平面单极子超宽带天线的设计方法研究
朱 晓 明 ,宋 起 超 ,梁 招 华
(黑龙江工程学院 电气与信息工程学院,黑龙江 哈尔滨 １５００５０)
摘 要:超宽带通信是具有极宽频谱资源的无线电技术,主要用于短 距 离 高 速 率 通 信、图 像 传 输、无 线 传 感 器 网 络 等 应用领域,而天线作为无线系统的能量转换装置,其性能的优劣对 整 个 系 统 起 着 重 要 的 影 响 作 用. 为 了 获 得 好 的 辐 射性能,基于平面单极子天线结构,提出采用共 面 波 导 馈 电 方 式 的 平 面 超 宽 带 天 线 模 型,通 过 对 辐 射 贴 片 的 削 角 改 变和馈电形状的渐变处理后,天线不仅具有 紧 凑 的 平 面 尺 寸,也 实 现 超 宽 的 阻 抗 匹 配 特 性. 实 验 结 果 表 明:天 线 的 工作频段为２������７２~１４������２GHz,满足超宽带系统的频段需求,同时天线的 E 面 和 H 面 方 向 图 具 有 较 好 的 对 称 性 和 全 方向辐射特性. 关 键 词 :单 极 子 天 线 ;超 宽 带 ;共 面 波 导 ;阻 抗 匹 配 中图分类号:TN８２３ 文献标识码:A 文章编号:１６７１Ｇ４６７９(２０１８)０４Ｇ０００１Ｇ０５
收 稿 日 期 :２０１８Ｇ０５Ｇ０４ 基金项目:黑龙江省青年科学 基 金 项 目(QC２０１８０８５);黑 龙 江 工 程 学
院博士科研启动基金项目(２０１７BJ１８);黑 龙 江 工 程 学 院 大 学 生 创 新 创 业 训 练 计 划 项 目 (２０１７１１８０２０７１０８) 第一作者简介:朱晓明(１９８２－),女,讲师,博 士,研 究 方 向:天 线 与 电
ResearchonplanarmonopoleUWBantennadesign
ZHU Xiaoming,SONG Qichao,LIANGZhaohua
(CollegeofElectricalandInformationEngineering,HeilongjiangInstituteofTechnology,Harbin１５００５０,China)