一种蝶形平面超宽带（UWB）天线的设计

张秋凝

（西北工业大学 电子信息学院，陕西 西安 710129）

联邦通信委员会（FCC）分配了3.1～10.6 GHz的频谱资源给超宽带无线通信应用[1]，在学术和工业领域内引起了超宽带（Ultra-Wide Band，UWB）天线的研究热潮。与其他系统的天线相比，一个性能优良的UWB超宽带[2]应用天线，除了具有很宽的频带外，还要有近似全向的辐射方向图和良好的色散特性。

尽管一个传统的单极子天线，例如椭圆形单极子天线[3]，具有很好的超宽带特性，但是在超宽带系统中使用这样的天线，非平面结构是其主要的缺点。平面单极子天线通常由微带线或者各种形状的波导（Coplanar Waveguide，CPW）馈电[4-6]，这些馈电方式之所以如此受关注，是因为这些馈电方式适合于超宽带应用，具有很多优点，例如：低剖面，重量轻和易于制作[7-9]。但是设计人员就必须更关注于馈电线的设计，这样使得设计变得较为复杂。

文中提出了一种新型的平面超宽带天线，使用了蝶形结构，同轴馈电，设计过程非常简单，无需考虑馈电线。天线结构是通过在介质基板的2面分别印刷上一个半圆形金属，在辐射面上刻蚀掉2个对称的正方形和在接地面上刻蚀掉2个半圆形图案实现的。

1 天线的设计

文中所提出的超宽带天线由同轴馈电，馈电位置如图1所示。天线制作在FR-4环氧树脂介质基板上，板层厚度为1.6 mm，相对介电常数εr=4.4，损耗正切tanδ=0.02。该天线的几何结构和参数如图1所示。天线结构的辐射面是在介质板上层面印刷了一个半圆形金属平面，在半圆的两边对称地刻蚀掉2个正方形平面，如图1（a）所示；……