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陷波可重构的小型化UWB天线设计与实现

2021-09-07王欣伟

西安邮电大学学报 2021年3期

王欣伟,王 超,梁 青

(西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安 710121)

可重构天线具有在一个结构尺寸中实现多个天线功能的特点,在提高空间利用率的同时还能减少通信系统间的相互干扰,从而得到了广泛应用。超宽带(Ultra-Wideband, UWB)天线作为超宽带无线通信系统的主要组成部分,得到了大量研究[1-3]。在超宽带的频段内包含有诸多的窄带通信频段,这些窄带频段对UWB天线系统存在干扰[4-6],导致无线通信系统的信噪比下降,接收灵敏度恶化,甚至造成通信中断。为解决该问题,传统的方法是通过在天线前端添加滤波器件的方式来抑制窄带信号的干扰,该方法增加了天线的体积,且设计成本较高,已经逐渐被淘汰。

相关研究发现,在天线自身结构中引入陷波结构,能够有效抑制窄带频率信号的干扰。陷波结构的生成主要包括刻蚀几何槽[7-10]、添加寄生结构[11-12]以及引入谐振枝节[13-14]等3类方法。其中,采用添加寄生结构的方法时,若需要的陷波个数较多,多个寄生结构之间产生耦合效应,影响天线自身工作性能。使用引入谐振枝节的方法,当需要的阻带频段频率较低时,谐振枝节过长,不利于天线的集成化。相对而言,应用天线表面刻蚀几何槽方法,能够在不影响天线阻抗匹配的情况下,有利于天线小型化。

研究发现,在陷波结构中引入PIN二极管开关,可以实现陷波频率的可重构。例如,通过在辐射贴片几何槽内加载PIN二极管开关[15]以及通过在辐射贴片几何槽和缺陷地内加载PIN二极管[16]等方式能够实现双陷波可重构UWB天线,但这两种方法仅能够实现两个频段的陷波,应用范围受限。……

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