摘要 提出了一种新式双陷波特性的超宽带单极子天线。通过在介质基板上增加锥形辐射贴片，天线能够掩盖超宽带通讯频段。在辐射贴片上引进上、下两个锥形缝隙结构，能够完成3.5 GHz、5.5 GHz的双陷波特性。天线实测模型电压驻波比2的阻抗带宽是2.56～10.61GHz，其间3.18～3.76 GHz和4.4～5.75 GHz具有陷波特性。测验标明，天线在作业频带内具有全向辐射特性。
20世纪90年代，超宽带技能现已使用于军事范畴。跟着短距离无线通讯的开展，2002年美国联邦通讯委员会区分3.1～10.6 GHz频段用于商用的超宽带通讯体系，从此uWB技能进入了高速开展时期。
因为在超宽带的频率规模与现有的无线通讯体系频率相堆叠如：WIMAX(3.4～3.6GHz)、WIAN(2.4～2.484 GHz，5.15～5.35GHz，5.725～5.825 GHz)、HIPERLAN/2(5.15～5.35 GHz，5.47～5.725 GHz)等。为了防止超宽带通讯体系中的其他频段的彼此搅扰，具有陷波特性的超宽带天线得到了广泛的规划与研讨。
近年来，天线工程师开端将谐振结构直接蚀刻在超宽带天线的辐射贴片上或贴片周围，使天线在搅扰频段内具有陷波特性。一般运用的陷波结构为“C”或“U”形缝隙或金属条带。但是许多规划不只结构杂乱并且大部分仅仅单陷波特性。
本文提出了一种具有双陷波特性的微带馈电的超宽带天线。通过在锥形辐射贴片上腐蚀两个锥形缝隙，能够使天线在3.5 GHz和5.5 GHz取得陷波特性。测验成果标明天线电压驻波比小于2的阻抗带宽是2.56～10.61 GHz，并且在带内具有较好的双陷波和全向辐射特性。
1 天线的规划与结构
图1给出了选用锥形缝隙的双陷波超宽带印刷天线的结构图。天线蚀刻在相对介电常数εr为4.4，厚度H为1.52 mm的FR4介质基板上，全体尺度为35 mm×30 mm，地板巨细为30 mm×13.5 mm。馈电部分是50 Ω的微带线，其间微带线宽度为2 mm，并与SMA型同轴连接器相连。天线正面是锥形的辐射贴片，选取适宜的尺度，能够使天线得到超宽带功能。通过在辐射贴片上引进上、下两个锥形缝隙，能够使天线在3.5 GHz和5.5 GHz处完成双陷波特性。
为剖析改善结构对天线电功能的影响，选用3D电磁仿真软件Ansoft HFSS V13对规划的天线进行了仿真优化剖析。通过仿真试验及加工调试后确认的天线尺度如下：L=35 mm，L1=15 mm，L2=6.5 mm，L3=5.5 mm，L4=1.5 mm，L5=13.5 mm，W=30 mm，W1=2 mm，W2=4 mm，W3= 29 mm，S1=2 mm，S2=1.5 mm，H=1.52 mm。上下两个缝隙的长度分别为p1=25 mm，p2=16 mm。
2 成果剖析
图2给出了天线在频率为3.5 GHz、5.5 GHz时的仿真外表电流散布。能够看出，天线作业在3.5 GHz时，外表电流首要会集在上面的锥形缝隙周围;作业在5.5 GHz时，外表电流首要会集鄙人面的锥形缝隙周围。此刻缝隙上下两边的电流方向相反，天线作业于准传输线形式。因为缝隙长度约为1/4波长，此形式将缝隙上侧的高阻抗转变为下侧的零阻抗，导致天线的阻抗失配，构成天线不能向外辐射，也就构成了天线的陷波特性。
图3和图4分别给出了缝隙长度p1和p2取不同值时，天线电压驻波比的仿真成果。如图所示，能够看出调理锥形缝隙的长度能够改动陷波频带的方位，且根本不会影响其他的作业频带。
使用矢量网络剖析仪Agilent—E5071B对加工后的天线模型进行了测验，图5给出了有无锥形缝隙时，天线电压驻波比的仿真和实测成果。能够看出，天线电压驻波比的实测曲线与仿真成果根本符合，在频段内的差异可能是因为加工差错和丈量环境引起的。引进锥形缝隙后，天线显着发生两个陷波频带(3.18～3.76 GHz和4.4～5.75 GHz)。实测成果标明，天线模型的电压驻波比2的作业频带为2.56～10.61 GHz，满意了UWB通讯体系对作业带宽的根本要求。
图6分别给出了3.1 GHz、4 GHz和8 GHz频点处的实测远场方向图。在y—z平面内(E面)，天线辐射方向图具有相似单极子天线的方向图;在z-y面(H面)内，天线辐射方向图近似全向。
图7给出了天线在作业频带内的实测增益曲线。如图所示，天线增益在3.5 GHz、5.5 GHz频带内有显着下降，阐明该天线具有杰出的双陷波特性。
3 结束语
本文提出了一种新式的用于UWB通讯体系的双陷波超宽带印刷单极子天线。使用改善的锥形辐射贴片和锥形缝隙，使得天线构成带有双陷波特性的超宽带天线。实测成果标明，天线满意UWB通讯的阻抗带宽，并具有杰出的双陷波特性和全向辐射特性。因而，该天线在无线超频带通讯体系中有较好的使用远景。
