论文部分内容阅读
超宽带(Ultra-WideBand,UWB)短距离无线通信是近几年来的一个热门课题。UWB技术具有高保密性、低功耗等一系列特点,在众多领域都有广阔的应用前景。UWB天线作为其中的一项关键技术,其分析与设计方法具有重大的现实意义。然而,现有局域网通信IEEE 802.11a的频率范围为5.15-5.825GHz,为避免UWB通信与它的相互干扰,需使超宽带天线在该5GHz频带上产生阻断,即具有带阻功能。本文首先介绍了超宽带天线的研究现状和意义,并指出了小型平面超宽带天线设计的必要性,然后系统地概述了超宽带天线的发展历史,主要性能参数,要求和小型平面超宽带天线的分类。随后对微带天线的基本理论和设计方法进行了分析研究。最终设计出了两种具有带阻特性的新型平面超宽带天线。本文所做的工作和创新如下：(1)总结和分析了当前小型平面超宽带天线的各种结构,对其带阻特性作了分析并比较了它们的优缺点；(2)设计出一种共面波导(CPW)馈电的新型平面超宽带天线,该天线由一个矩形金属辐射贴片和扇形地面组成。为了达到超宽带,对贴片做了两个改进。首先,贴片上面的两端分别去除一个90°的扇形角。其次,将该天线下端制成一个弧形。这种弧线贴片和扇形的地面使得天线能达到良好的阻抗匹配。仿真结果表明该天线在电压驻波比(VSWR)小于2的情况下带宽在3.0-22.5GHz范围内,完全覆盖了美国联邦通信委员会(FCC)规定的超宽带系统3.1-10.6GHz频段。(3)通过在金属贴片上嵌入U形或C形缝隙,实现了5-6GHz无线局域网(WLAN)频段上的带阻特性。对缝隙的各个参数对阻带性能的影响进行了研究,仿真结果显示,阻带的中心频率由缝隙的长度所决定(缝隙的长度大约是阻带中心频率所对应波长的一半)。缝隙的宽度、形状、位置则会对阻带带宽和阻带中心频率产生影响。本文提出的天线由电磁仿真软件Ansoft HFSS 11仿真,分别对天线的阻抗带宽,辐射方向图,电流分布和频率增益曲线进行了仿真。与当前发表过的UWB天线相比,本文提出的天线具有很宽的阻抗宽带,良好的带阻特性,尺寸小和很好的增益平坦度。