李凯佳 ,杜成珠 ,焦哲晶 ,杨福慧

(1.上海电力大学 电子与信息工程学院,上海 200082;2.中电科微波通信(上海)有限公司,上海 201802)

自2002 年美国联邦通信委员会FCC(Federal Communications Commission)将3.1～10.6 GHz 划归民用,并定义绝对带宽大于500 MHz 或者相对带宽大于20%的系统为超宽带系统后,超宽带技术已经获得了极大的发展,超宽带天线也随之兴起[1-5]。由于超宽带通信的众多优点,超宽带天线目前在短距离无线通信、移动通信和医学成像、探地雷达等方面已有众多应用。

在超宽带天线的设计中,一般扩展天线带宽的方法包括加载枝节、开槽、改变天线辐射贴片形状和馈电方式等[6-10]。在文献[5]中,作者通过一个准圆环结构加载一个L 型枝节,将天线的带宽展宽为3.1～10.6 GHz;文献[6]讨论了印刷单极子天线采用圆形、正六边形等多种不同形状的宽带性能,分析了接地面挖槽对宽带的影响,并对比发现天线采用共面波导馈电可以获得更宽的带宽。

文献[11]提出了一种覆盖2.8～12.0 GHz 频段的三角形单极子分形天线,该天线阻抗带宽达到124.3%,但是结构较复杂,加工难度大。文献[12]设计了一种地板开槽的超宽带天线,天线带宽为2.2～14.6 GHz(147.6%),但该单极子天线尺寸为32 mm×39 mm,尺寸较大,不利于天线集成化。文献[13]提出了一种共面波导(CPW)馈电的超宽带天线,该天线结构较简单,天线尺寸为48 mm×31.6 mm,尺寸过大,不适用于小型化的电路。

超宽带天线的体积越小,意味着通信设备的其他元件能够有更多的空间来排版布局。通常超宽带天线小型化的方法有开槽和理想磁壁(Perfect Magnetic Wall,PMW)技术[11-15]。开槽能够增加电流的有效流经路径,在改善天线低频性能的同时能够减小天线的体积。……