具有帶陷功能的超寬帶微帶天線設計

　　摘要：UWB天線可以在認知無線電射頻前端感知無線頻譜，但由于其寬帶特性，不可避免地會與傳統(tǒng)的窄帶無線通信產(chǎn)生相互干擾。為了排除干擾，本文設計了具有帶陷功能的UWB微帶天線。該天線回波損耗在3.1~10.6GHz范圍內(nèi)滿足小于-10dB且駐波比小于2的要求。通過在輻射貼片上挖槽和在接地板上引入缺陷接地結構，最終天線實現(xiàn)了3~4GHz和5~6GHz之間的帶陷功能。

　　引言

　　UWB天線與傳統(tǒng)的窄帶天線相比有很多新的特點。信號源產(chǎn)生一定形狀的短脈沖并將其饋入超寬帶天線，天線要將脈沖信號無失真地輻射出去，因為頻域內(nèi)任何一個頻點的失真都會使得接收到的信號脈沖產(chǎn)生不同程度的失真。所以，UWB天線的特征有別于一般的微帶天線。此外，F(xiàn)CC規(guī)定民用UWB的-10dB帶寬范圍為3.1~10.6GHz，在此頻段內(nèi)天線的增益、波瓣方向圖、駐波比等參數(shù)應在允許的波動范圍內(nèi)。

　　對于UWB天線的設計，雖然與普通的微帶天線的設計方法有所不通過，但是寬帶化和小型化的理論是通用的。文獻通過將貼片單元集成天線陣列，從而達到拓展帶寬的目的，但是很顯然，陣列結構會占據(jù)很大的空間，對于高要求的終端設備這種設計達不到要求。由于UWB天線的超寬帶特性，為了避免與傳統(tǒng)窄帶間的干擾，故而又產(chǎn)生了一些特殊的帶陷要求。

　　近年來，人們試圖從時域、頻域、空間編碼等各個方面尋求方法來以解決它們之間的干擾問題。具體來講，所采取的主要措施有脈沖波形設計、平滑PSD、窄帶干擾抑制算法等。但是這些方法，大都是通過設計脈沖波形或者接收機裝置來回避UWB與其它窄帶通信的干擾，這樣的方案最終實現(xiàn)起來是比較復雜的。另外一種常用并且比較簡單的方法是采用陷波設計，如文獻就采用這種方法設計了一種蝶形天線。但是這種方案會給系統(tǒng)造成額外的開銷，因此對于小系統(tǒng)來講也不是最理想的。最直接的方法就是在超寬帶天線上增添附加的結構直接實現(xiàn)帶陷功能。本文將應用這種方法設計認知無線電射頻前端的超寬帶天線。所以，本文設計的天線既實現(xiàn)了寬帶和帶陷的功能，而且還滿足了人們對新型天線的平面化，小型化，且易于加工的要求。下面我們以平面單極天線為基礎來設計所需的天線。

　　UWB天線的設計

　　平面單極天線的大小主要是由頻帶低端值決定的，對于規(guī)則平面輻射貼片單極天線而言，要求駐波比不大于2且可以通過簡單的圓柱體模型計算天線能夠達到的最低頻點。如圖1所示，將圓柱體沿母線切開，可得到一個相關矩形?！　?/p>