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2002年,美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission)将3.1-10.6GHz频段免授权的划归给商用超宽带无线通信系统之后,引发了超宽带无线技术的迅猛发展。超宽带无线技术利用频谱重叠的办法与其它窄带通信系统充分分享了现有的频谱资源,有效的缓解了有限频谱资源所带来的压力。它具有数据传输率高、抗多径干扰能力强、电路结构简单、造价低廉和功耗低等优点,非常适合高数据率的近距离无线通信应用。天线作为超宽带无线通信系统不可或缺的重要组成部分,除了要有足够大的阻抗带宽外还被提出了更高的要求,诸如平面化、小型化、良好的时域性能、全向性辐射特性、陷波功能和可重构功能等。 由于超宽带无线通信系统具有很大的带宽,因此与诸多窄带系统在超宽带频段内共存。它们之间的相互干扰问题是在系统设计时必须加以考虑。目前较为流行的办法是在天线端通过耦合谐振结构的办法产生陷波频段以抑制窄带干扰,这样就省去了额外的陷波滤波器,降低了系统的复杂度和造价。 本文研究了在天线小型化的前提下如何采用新型谐振结构,包括:SS-EBG、SIR和非均匀宽度槽线,实现超宽带印制单极子天线的多重陷波功能,以及怎样通过加载有源器件的办法产生可重构陷波功能。 本文的主要研究工作和取得的成果可以归纳如下: 1)提出了一种基于螺旋型电磁带隙结构的新型双重陷波印制单极子天线,这种天线采用两个螺旋型电磁带隙结构得到了两个尖锐的陷波频带有效而精准地抑制了来自WLAN5.15-5.35GHz和5.75.5-825GHz两个频段的窄带干扰节省了频谱资源。另外,所采用的螺旋型电磁带隙结构,相比于传统的蘑菇型电磁带隙结构,面积缩小了一个量级非常适合小型化陷波超宽带天线的应用。 2)提出了一种基于折叠式半波长阶跃阻抗谐振结构的新型三重陷波印制单极子天线,这种天线通过一对耦合于馈线的阶跃阻抗谐振结构同时得到了三个陷波频带。研究发现调节阶跃阻抗谐振结构的宽度和长度可以控制三个陷波频段的中心频率以滤除来自WiMAX、WLAN和X波段卫星通信系统的窄带干扰。与同样采用多谐振模式单一结构的陷波超宽带天线相比,这款天线的结构更加紧凑。 3)提出了一种基于四分之一波长非均匀宽度槽线的新型三重陷波印制单极子天线,这种天线通过在参考天线辐射单元和接地平面上刻蚀非均匀宽度槽线的办法同时得到了三个陷波频段用以抑制来自WiMAX、WLAN和X波段卫星通信系统的窄带干扰。研究发现通过改变辐射单元上槽线长度和宽度可以独立调节陷波频率,并且对于相同的谐振频率加大非均匀宽度槽线的宽度比可以将其尺寸减小31.8%,非常适合在有限的空间内产生陷波功能。 4)提出了一种基于环形槽线结构的新型陷波可重构印制单极子天线,这种天线通过在环形槽线上同时加载一个PIN二极管和一个变容二极管实现了陷波频段的开关功能和陷波频率的电可调功能。相比于其他陷波可重构天线这款天线将功耗从毫瓦量级级降到了微瓦量级,实现了有源天线的低功耗设计。这款天线可以在不存在窄带干扰的情况下关断陷波功能而提高脉冲信号的质量增大数据传输率,在存在窄带干扰的情况下通过调节电压来精确滤除频率不断变化的窄带干扰信号。