一種小型共面波導UWB陷波天線的設計

吳小蝶

摘 要：隨著無線通信技術的蓬勃發展，超寬帶（Ultra-Wide Band）無線通信技術以其頻帶寬、低功耗等優點獲得了高度重視，為了順應這種發展趨勢，本文介紹了一種小型共面波導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，實現了超寬帶與WLAN的協同通信。

關鍵詞：超寬帶；小型；共面波導；陷波天線

中圖分類號：TN 文獻標識碼：B

近年來，隨著無線通信技術的蓬勃發展，超寬帶（Ultra-Wide Band）無線通信技術以其頻帶寬、低功耗等優點獲得了高度重視[ 1 ]，而它的工作頻段于2002年被規定為3.1GHz-10.6GHz。目前，國際上已經設計出了很多新型的UWB天線[ 2 ]。

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

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

1 天線的結構

所設計的天線結構圖如圖1所示。輻射貼片和部分地板均印刷在介質板上側，其中介質板的尺寸為 36mm×36mm×1mm，材料采用 FR4，介電常數為 4.4。除此之外，在接地板上蝕刻有對稱的兩個不規則形狀的槽用于展寬超寬帶天線工作頻帶。

對于所設計的小型UWB陷波天線，要實現陷波特性，關鍵在輻射貼片上開U形槽和條形槽。圖1是采用電磁仿真軟件Ansoft HFSS 10.0對所設計天線進行仿真并且對結構參數進行優化得出來的結構圖。

2 結果分析

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

所設計天線在超寬帶天線的工作頻段內的頻率，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，因此方向圖發生了畸變，如圖3所示。

3 結論

本文提出了一種小型共面波導UWB陷波天線，該天線在2.2GHz-10.7GHz之間工作性能穩定，并且在4.9GHz-5.9GHz之間實現了陷波特性，陷波特性是通過在輻射貼片上蝕刻U形槽和條形槽所實現的，從而達到了超寬帶通信系統與WLAN窄帶系統協同通信的目的。

參考文獻：

[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.