1 导言
与微带传输线比较，共面波导传输线具有更低的辐射走漏和更小的散布参数，在单片微波集成电路范畴变得越来越常见。超宽带技能具有数据传输率高、按捺多径搅扰能力强等许多长处，在未来的通讯体系中是一种极具潜力的解决方案。自从2002年2月美国联邦通讯委员会(FCC)将3.1-10.6GHz频段划归超宽带(UWB)的民用频段，UWB无线通讯体系的规划和运用便成为科学界和工程界的抢手研究课题。
高速无线通讯正朝着宽带化和小型化方向开展，无线移动通讯设备越来越需求功能优秀和尺度较小的器材。在这样的体系中，用来接纳和发射信号的天线是一个要害部件。适宜的天线规划在必定程度上能够下降电路规划的难度，一起改进体系功能。近些年来，小型化天线遭到越来越多的重视。减小天线尺度一般可通过运用高介电常数的资料和优化天线几许结构来到达。在小型化天线的规划中，平面单极子天线、缝隙天线和偶极子天线等很多结构都能够用来完成小型化的要求。本文选用共面波导馈电结构和H型枝节规划了一种新的小型化超宽带天线，天线如图1所示。该天线尺度为19×24×1.6 mm3，在3.3-12.1GHz频率范围内，该天线的电压驻波比小于2，具有杰出的宽带阻抗匹配特性。
图1 天线结构图
2 天线仿真和剖析
天线结构如图1所示，参数L0和W0分别为矩形槽的宽度和长度，d为H型枝节和馈电线之间的间隔，L1和W1分别为H型枝节下端贴片的长度和宽度，L2和W2分别为H型枝节上端贴片的长度和宽度，L3和W3分别为H型枝节中心贴片的长度和宽度。L和W分别为天线的长度和宽度。本文中，选用厚度h为1.6mm、相对介电常数为4.4(FR4)的介质板。
共面波导馈电结构选用50Ω阻抗匹配，馈线宽度为2.6mm,缝隙宽度g为0.3mm。天线什物相片如图2所示。
图2 天线什物图
为了评价本文所规划天线的功能，咱们用HFSS 12仿真软件对其进行仿真和剖析。天线最优参数值如表1所示。
图3为电压驻波比(VSWR)的仿真与丈量成果比照图，从图中能够看出，天线的阻抗带宽为8.8 GHz(3.3-12.1 GHz)。
表1 天线最优参数表
|
参数 |
最优值 |
|
L |
19mm |
|
W |
24mm |
|
L0 |
10mm |
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W0 |
16mm |
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L1 |
10mm |
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W1 |
1.8mm |
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L2 |
4mm |
|
W2 |
1.5mm |
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L3 |
2.2mm |
|
W3 |
1.5mm |
|
d |
1.2mm |
图3 天线电压驻波比图
天线在4、7、10GHz的E面和H面归一化辐射方向图如图4所示。
(a)4GHz E面方向图
(b)4GHz H面方向图
(c)7GHz E面方向图
(d)7GHz H面方向图
(e)10GHz E面方向图
(f)10GHz H面方向图
图4 E面(yoz平面)、H面(xoz平面)归一化辐射方向图
由图4能够看出，本文所规划的天线在H面具有较好的全向特性，在H面能够完成杰出的信号收发。图5是天线增益随频率的改变曲线，由图中咱们能够发现，天线增益保持在3dB以上。
图5 天线增益图
3 定论
本文提出了一种尺度为19×24×1.6 mm3的小尺度共面波导超宽带天线。丈量成果表明，该天线在3.3-12.1GHz频带内VSWR<2。在不同频率均表现出杰出的H面全向辐射特性，一起在全频带内增益均可到达3dB以上。因为只运用介质板的一层，所以该天线十分合适用于集成到小型手持超宽带体系中
