超宽带阶梯形微带单极子天线的设计与研究

南敬昌 王明寰

（辽宁工程技术大学电子与信息工程学院，葫芦岛 125105）

引 言

随着数据通信的迅速发展，低成本无线系统已成为人们的首选. 特别是在短距离通信中，超宽带 （ultra-wideband, UWB）无线系统因具有功耗低、保密性好、天线结构简单、数据传输速率高、系统设计简单和成本低等优点，常被用于短距离通信、遥感等[1]. 平面天线，特别是单极子天线，由于其频带宽、体积小、数据传输率高、易与射频电路集成等优点而受到广泛的关注[2]. 通常，平面微带天线附着在一个薄介质基板上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片[2]. 金属贴片可以是矩形[3]、三角形[4]、圆形[5]或其他形状[6-8]. 尽管微带贴片天线具有许多吸引人的特性，但也存在一些缺点. 例如，窄带或有限带宽的微带贴片天线，不适合现代无线通信的应用[9]. 目前，为了提高平面微带贴片天线的带宽，采用最多的是天线结构开槽方法，这种方法具有结构简单、对工作频段内阻抗匹配影响较小和不会增加天线尺寸等优点[10]. 然而，目前国内外大多数UWB天线设计的工作频段通常为3～12 GHz，且体积较大[11]，很少有带宽较大但尺寸较小的天线.

文献[12]采用结构为圆形的辐射贴片，FR4介质基板，尺寸42 mm×50 mm×1.5 mm，来实现2.7～10.1 GHz的UWB特性. 文献[13]采用在辐射贴片开三角形槽和矩形槽，增加U形短接线和部分接地平面开矩形槽的方法，Taconic RF-30介质基板，尺寸40 mm×40 mm×1.5 mm，实现3.2～11.5 GHz的UWB特性. 文献[14]采用叉子形辐射贴片，FR4介质基板，尺寸30 mm×30 mm×1.6 mm，实现3.4～12 GHz的UWB特性. 上述天……