1、 超寬帶天線(tinxin)研究(ynji)背景在當今世界，無線通信技術不斷的改變(gibin)著我們的生活，它把我們從有線的束縛中解放出來。2002，美國聯邦委員會（FCC）通過了超寬帶技術規范且允許其商用，超寬帶技術被視為一個擁有無線前景的無線通信技術。超寬帶天線（UWB）是一種為了與超寬帶系統集成并且滿足超寬帶信號的收發，將電信號和空間電磁波相互轉化的裝置。超寬帶技術的發展有著悠久的歷史，最早可以追溯到1886年赫茲的第一個無線通信系統，同時他也是提出超寬帶的第一人。而赫茲所提的產生超寬帶信號的方式使用了20多年，而后馬可尼將調諧電路引入到赫茲的無線系統中，之后就產生了無線通信服務。但由

2、于當時硬件條件困難。超寬帶理論也建立不成熟等造成了超寬帶技術研究停滯不前。而隨著相關理論的成熟和硬件設施的各種發明應用，20世紀50年代到20世紀末超寬帶技術發展趨勢穩定。由于超寬帶天線有著獨一無二的優勢，UWB的應用領域十分廣闊，其中包括通信、傳感器、定位、雷達等等。超寬帶天線的設計2.1、用HFSS對天線的設計與仿真結果下圖為天線設計的正反兩個面：材料的厚度為1.6mm，介電常數為4.4的FR4,30mm*35mm經過優化得微帶線的寬度為3.1mm天線設計中各個參數分別為：W1=30mm,L1=12mm,r=5mm，L=16mm,a=2mm背面H=15mm,b=4mm,圓的高度為22.5m

3、m。仿真后的結果為：圖2-1 微帶線的特性阻抗圖2-2 電壓(diny)駐波比圖2-3 s（1，1）參數(cnsh)圖2-4 史密斯圓圖圖2-5 中心頻率(pnl)為6GHz時的天線方向圖2.2、仿真(fn zhn)過程與分析2.2.1、天線鋸齒線的有無對帶寬的影響若不存在鋸齒結構天線呈下圖所示圖2-6S（1，1）參數仿真(fn zhn)結果圖2-7天線(tinxin)漸變存在邊長為2mm的正方形圖2-8S(1,1)參數仿真(fn zhn)結果圖2-9改變(gibin)漸變結構大小如圖圖2-10S(1,1)參數(cnsh)仿真結果：圖2-11經過仿真結果對比可以看出，有鋸齒結構比沒有鋸齒結構效

4、果更好，表現(bioxin)在高頻區域很好的實現了阻抗匹配。2.2.2、漸變結構的形狀(xngzhun)對帶寬的影響將漸變結構改為階梯型，高度為1mm,長度為2mm圖2-12S（1，1）參數仿真(fn zhn)如下：圖2-13將邊緣(binyun)鋸齒改為正方形：圖2-14S（1，1）參數(cnsh)仿真如下：圖2-15經上述仿真(fn zhn)可以發現：鋸齒狀結構很好的提高(t go)了帶寬；正方形結構比矩形結構更能改善帶寬性能；規則形狀比不規則形狀在低頻段產生更好的匹配；綜合考慮高度與鋸齒對帶寬的影響，我們采用傾斜形狀。2.2.3、背面開槽對帶寬的影響當背面不開槽時：圖2-16S（1，1）

5、參數(cnsh)仿真圖圖2-17當背面(bimin)開槽時：圖2-18S(1,1)參數(cnsh)仿真如下：圖2-19天線地有無開槽對帶寬尤其是高頻帶帶寬影響巨大，凹槽可以(ky)改變電流的流向。從圖中可以看出當極板正面完全一樣時，背面開槽可以將帶寬幾乎擴大一倍，帶寬可以達到3-18GHz。2.3、仿真(fn zhn)結論:通過對超寬帶天線的設計，并且從結構對帶寬的影響角度進行參數分析，分析出鋸齒狀結構的確可以增大帶寬，而其中正方形結構的性能普遍要比矩形結構的低頻性能要好。之后對背板進行凹槽設計可以得出結論:背板的凹槽對帶寬的貢獻十分巨大(jd)，可以使-10dB帶寬擴大到18GHz。探討了天

6、線鋸齒結構對超寬帶天線帶寬的影響，并得出結論。三、超寬帶天線的性能指標3.1、天線的阻抗帶寬天線有多種形式的帶寬，方向圖帶寬增益帶寬輸入阻抗帶寬等，用得較多的是天線輸入阻抗帶寬。大多數天線的輸入阻抗都是和頻率相關的，即非頻率獨立的，這就引起了傳輸線與天線之間的阻抗適配從而使天線的輻射效率降低。和阻抗帶相關的兩個參數為電壓駐波比(VSWR)和回波損耗(Returen loss)，回波損耗即為S（11），而終端的電壓反射系數T直接決定了這兩個參數。輸入阻抗：3.2、天線的方向系數、效率和增益天線的方向性系數(Directive Factor)和增益(Gain)是選用天線的最主要參數之一。天線增益被

7、定義為天線最大方向性增益與天線效率的乘積。天線的射束寬度(Beamwidth)是指在天線垂直面(電場E面)或水平面(磁場H面)方向性圖主波瓣上，其幅度比主瓣峰值低3dB的兩點之間的加角角度。方向(fngxing)圖： 在特定的頻率點上，天線(tinxin)的遠區輻射場可以表示為令的最大值為1，可以(ky)畫出天線歸一化方向圖。方向性系數相同條件下，天線方向圖上最大功率密度與點源天線之比增益：相同輸入功率條件下，天線方向圖上最大功率密度與理想全向天線功率密度之比（4）天線效率：其中分別表示天線的輻射、損耗、輸入功率。3.3、極化方向天線最大輻射方向上電場矢量隨時間變化在空間描出的軌跡；天線的極化形式分為線極化，圓極化和橢圓極化三種。四、結論通過對超寬帶天線的設計，并且從結構對帶寬的影響角度進行參數分析，分析出鋸齒狀結構的確可以增大帶寬，而其中正方形結構的性能普遍要比矩形結構的低頻性能要好。之后對背板進行凹槽設計可以得出結論:背板的凹槽對帶寬的貢獻十分巨大，可以使-10dB帶寬擴大到18GHz。探討了天線鋸齒結構對超寬帶天線帶寬的影響，并得出結論。內容總結（1）超寬帶天線研究背景在當今世界，無線通信技術不斷的改變著我們的生活，它把我們從有線的束縛中解放出來（2）