一種小型共面波導(dǎo)UWB陷波天線的設(shè)計(jì)

吳小蝶

摘 要：隨著無線通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，超寬帶（Ultra-Wide Band）無線通信技術(shù)以其頻帶寬、低功耗等優(yōu)點(diǎn)獲得了高度重視，為了順應(yīng)這種發(fā)展趨勢，本文介紹了一種小型共面波導(dǎo)UWB陷波天線，該天線工作頻段覆蓋2.2GHz-10.7GHz，在頻段4.9GHz-5.9GHz具有陷波特性，實(shí)現(xiàn)了超寬帶與WLAN的協(xié)同通信。

關(guān)鍵詞：超寬帶；小型；共面波導(dǎo)；陷波天線

中圖分類號：TN 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

近年來，隨著無線通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，超寬帶（Ultra-Wide Band）無線通信技術(shù)以其頻帶寬、低功耗等優(yōu)點(diǎn)獲得了高度重視[ 1 ]，而它的工作頻段于2002年被規(guī)定為3.1GHz-10.6GHz。目前，國際上已經(jīng)設(shè)計(jì)出了很多新型的UWB天線[ 2 ]。

為了消除來自Wimax（3.3 GHz-3.6 GHz）和WLAN（5.15GHz

-5.825GHz）等窄帶系統(tǒng)的影響，有必要使設(shè)計(jì)的超寬帶天線在特定頻段具有陷波特性。因此，本文設(shè)計(jì)了一種小型共面波導(dǎo)UWB陷波天線。

1 天線的結(jié)構(gòu)

所設(shè)計(jì)的天線結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。輻射貼片和部分地板均印刷在介質(zhì)板上側(cè)，其中介質(zhì)板的尺寸為 36mm×36mm×1mm，材料采用 FR4，介電常數(shù)為 4.4。除此之外，在接地板上蝕刻有對稱的兩個(gè)不規(guī)則形狀的槽用于展寬超寬帶天線工作頻帶。

對于所設(shè)計(jì)的小型UWB陷波天線，要實(shí)現(xiàn)陷波特性，關(guān)鍵在輻射貼片上開U形槽和條形槽。圖1是采用電磁仿真軟件Ansoft HFSS 10.0對所設(shè)計(jì)天線進(jìn)行仿真并且對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得出來的結(jié)構(gòu)圖。

2 結(jié)果分析

實(shí)際測量中，選用HP8510C網(wǎng)絡(luò)分析儀測量天線各參數(shù)。由圖2可知，當(dāng)S11<-10dB時(shí)，工作頻帶的測量結(jié)果為2.2GHz-10.7GHz，仿真結(jié)果為2.4GHz-11.1GHz；當(dāng)S11>-10dB時(shí)，陷波頻段的測量結(jié)果為4.9GHz-5.9GHz，仿真結(jié)果為5.0GHz-6.0GHz，由此可見，天線的回波損耗S11的仿真結(jié)果跟測量結(jié)果基本一致。

所設(shè)計(jì)天線在超寬帶天線的工作頻段內(nèi)的頻率，在H面的方向圖全向輻射特性良好，在E面的方向圖也近似于全向輻射特性。而頻率5.5GHz由于處于天線的陷波頻段，因此方向圖發(fā)生了畸變，如圖3所示。

3 結(jié)論

本文提出了一種小型共面波導(dǎo)UWB陷波天線，該天線在2.2GHz-10.7GHz之間工作性能穩(wěn)定，并且在4.9GHz-5.9GHz之間實(shí)現(xiàn)了陷波特性，陷波特性是通過在輻射貼片上蝕刻U形槽和條形槽所實(shí)現(xiàn)的，從而達(dá)到了超寬帶通信系統(tǒng)與WLAN窄帶系統(tǒng)協(xié)同通信的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] Li Tong， Zhai Huiqing， Li Guihong， et al.Compact UWB band-notched antenna design using interdigital capacitance loading loop resonator[J]. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，2012，11：724-727.

[2] Su Saou-wen，Wong Kin-lu，and Chang Fa-shian.Compact printed ultra-wideband slot antenna with a band-notched operation[J].Microwave and Optical Technology Letters，2005，45（2）：128-130.