对数周期天线的UWB性能分析

增刊
蒋晓虞等：对数周期天线的ＵＷＢ性能分析
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（上接第２３２页） 参考文献 Ｅｌｉ Ｍ Ｓ Ｇｕｓｓｅｎｈｏｖｅｎ，Ｅ Ｇ Ｍｕｌｌｅｎ．Ｓｐａｃｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ
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出现，依次类推，天线的电性能将在很宽的频率范围 内作周期性的变化［３］。对数周期天线所固有的宽频 特性使它成为ＵＷＢ天线的候选方案之一，而微带 对数周期天线在综合了对数周期天线的优点之外， 还具有体积小的特点，以下将讨论三种微带对数周 期天线的宽带特性并加以比较。
２微带对数周期天线（弧型振子）
仿真分析了宽频微带对数周期天线［４３在３～ １０．４ＧＨＺ的频带里面的宽带特性。天线结构如文 献［４］所示。在这个频带范围里反射损耗（ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ）＜一１０ｄＢ，辐射方向图在该频带内满足基本 一致。介质板介电常数ｓ，一２．２；天线结构参数盯＝ 诉一ｏ．７０７，下表面看成是一个无限大接地平面。介 质板厚度为０．７８７４ｍｍ，最长振子半径为３３．０２ｒａｍ。 天线的馈电通过微带线来实现。如图１所示反射损 耗（ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ），可以看到该对数周期天线的宽带特 性。图２表示５ＧＨｚ时的辐射方向图。
自动目标识别［Ｊ］．电波科学学报，２００４，１９（４）：４２２～
４２６．
Ｗａｎｇ Ｃｈａｏ，Ｚｈａｎｇ Ｂｏ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｉｎ ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＳＡＲ ｉｍａｇｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ ｃｈａｒ－ ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００４，１９（４）：４２２～４２６． 张艳群 （１９７９一），女，河北人，在读硕士。主
3.周朝栋.王元坤.周良明 线天线理论与工程 1988 4.Cam Nguyen A Wide-Band Microstrip-Fed Log-Periodic Antenna 1996(06) 5.Hall P S End fire Microstrip Log-Periodic Array 1988(06)
果如图６所示，在２～８．７５ＧＨＺ的频带里面，满足 宽带特性要求。在这个频带范围里面反射损耗ｒｅ— ｔｕｒｎ ｌｏｓｓ＜一１０ｄＢ，辐射方向图在该频带内基本一 致。
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图５微带ＬＰＤＡ结构示意图
万方数据
图６微带ＬＰＤＡ反射损耗仿真结果
５结论
从以上的分析结果，可以清楚地看到，对数周期 天线具有良好的宽带特性，可以满足ＵＷＢ系统要 求的带宽。对于对数周期天线（直振子）需要进一步 的优化结构。对数偶极子阵列在尺寸上优于上两种
·辐射脉冲应保持激励信号性状，脉冲失真小； ·天线输入端反射信号要小； ·在一定方向上辐射信号的幅度应尽可能大。 目前应用于ＵＷＢ系统的天线主要有，加脊喇 叭、对数周期天线、宽带偶极子天线、ＴＥＭ喇叭、微 带宽频带天线与阵列、螺旋天线、圆锥天线等等。因 为要求无失真地辐射接收短脉冲，要求这些天线在 相当宽的频带内满足辐射方向图，输入阻抗以及反 射系数的基本不变。一般存在的不足就是频带不够 宽、脉冲失真以及辐射效率低。要从材料和结构多 方面考虑改进，以期获得优良的超宽带性能。 对数周期天线是一种非频变天线，它是根据“相 似”概念构成的：当天线按照某一特定因子ｒ变换 后，仍为它原来的结构。这样，出现在频率厂和叮 之间的天线性能，将在ｒ，和ｒ２厂的频率范围内重复
第１９卷增刊
２００４年１０月
电波科学学报
ＣＩＩＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＤＩＯ ＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖ０１．１９，Ｓｕｐ． Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００４
对数周期天线的ＵＷＢ性能分析
蒋晓虞 窦文斌
（东南大学无线电系毫米波国家重点实验室，江苏南京２１００９６）
摘要超宽带（ＵＷＢ）是当前通信技术的一个研究热点，介绍了ＵＷＢ系统对于天
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图３直振子微带ＬＰＡ结构示意图
图４直振子微带ＬＰＡ反射损耗仿真结果
４微带对数偶极子阵列（ＬＰＤＡ）
仿真分析了宽频带对数偶极子阵列［１０｜，相对比 上两种天线，该天线体积缩小几乎一半，辐射方向也 由原来的双向变成了单向，指向短振子方向为最大 辐射方向。天线结构由图５所示，介质板厚度为 ２ｍｍ，介电常数为￡ｒ＝２．２，天线结构参数ｒ一０．８，仃 ＝０．２２，最长振子长度为２２．８６５ｍｍ，中心馈电带宽 度为２．１７ｍｍ，振子馈电带宽度为２．２７ｍｍ。仿真结
要研究兴趣为目标光学特性研究。 吴振森 （１９４６一），男，湖北人，博士生导师，西
安电子科技大学教授，主要从事随机介质、非均匀介 质中电磁（光）波的传播与散射、目标激光散射特性 和电磁散射等方面研究
万方数据
对数周期天线的UWB性能分析
作者： 作者单位： 刊名：
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图１弧形振子微带ＬＰＡ反射损耗仿真结果
万方数据
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电 波科学 学报
第１９卷Hale Waihona Puke Baidu
图２弧形振子微带ＬＰＡ辐射方向图 实线为Ｅ面。虚线为Ｈ面
３微带对数周期天线（直振子）
为了利用ＦＤＴＤ方便性，设计了直振子对数周 期天线并进行仿真，结构如图３所示。图４的仿真 结果显示在３～７．２ＧＨｚ的频带里反射损耗小于 一１０ｄＢ，满足宽带要求，辐射方向图在该频带内也 基本一致。介质板厚度为０．７８７４ｍｍ，介电常数ｓ， 一２．２，天线参数口＝再＝０．７０７。最长振子的外边 为２６．１ｍｍ，同样也是利用微带线来馈电。
线的要求并研究可用于ＵＷＢ系统的对数周期天线，对三种微带对数周期天线的堂
入特性和辐射方向图等电特性进行了仿真分析，分析比较了三种天线在ＵＷＢ系统
关中的应 黼用可超能性艄。 ｕ映揪周期删絮删周期偶极种≈
１引言
超宽带（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ－Ｂａｎｄ）技术很长时 间以来一直应用于军事雷达，但随着美国ＦＣＣ（联 邦通讯委员会）将３．１～１０．６ＧＨｚ频段批准为民用 波段以及ＵＷＢ系统本身所具有的抗干扰性能强、 传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、保密性好、发送 功率非常小的显著优点，超宽带技术越来越引起人 们的关注［１］。ＵＷＢ是通过对具有很陡上升和下降 时间的脉冲进行直接调制，从而具有ＧＨｚ量级的带 宽。所以，可以在非常宽的频带内有效辐射时域短 脉冲的天线成为此项研究的一个很重要的方面。 ＵＷＢ天线应该具有以下几个要求口］：
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蒋晓虞， 窦文斌 东南大学无线电系毫米波国家重点实验室,江苏,南京,210096
电波科学学报 CHINESE JOURNAL OF RADIO SCIENCE 2004，19(z1) 0次
参考文献(11条)
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