具有双陷波特性的类Sierpinski分形超宽带天线的设计

南敬昌，刘 婧，高明明，李 蕾

(辽宁工程技术大学 电子与信息工程学院，辽宁 葫芦岛 125105)

0 引 言

自2002年美国联邦通信委员会(federal communications commission，FCC)宣布拓宽民用通信的带宽以来[1]，超宽带(ultra-wideband，UWB)技术得到了迅猛发展。而作为超宽带系统中无法取缔的构成部分，超宽带天线以其良好的全向辐射特性、低损耗性、高辐射效率和易于制作等优点[1-3]，受到学者的青睐。为了适应现代通信系统集成化的趋势，超宽带天线设计趋于紧凑型与小型化。因此，学者们提出融入分形几何图形对超宽带天线进行设计。分形几何图形结构存在的自相似特性，应用于天线设计中能够使天线工作频段增多，从而拓宽了天线带宽；其具有的空间填充特性能够优化处理空间结构，从而减小天线尺寸[3-8]。文献[4]中天线的辐射贴片采用科赫(Koch)分形，设计了一款由八边形结构为基础的科赫分形天线，实现2.3～13.2 GHz的超宽带带宽。文献[5]选取谢尔宾斯基(Sierpinski)分形几何结构，设计了一款尺寸为34 mm×34 mm×1.6 mm的分形超宽带天线。文献[6]设计一款辐射贴片为分形树结构的小型化天线，实现覆盖4.2～17.5 GHz的超宽带带宽。

然而在超宽带通信系统的工作频带内，存在着其他窄带通信系统。因而，在天线设计中引入陷波结构可以有效避免窄带通信系统与超宽带系统之间通信过程中的冲突干扰。在超宽带天线中可以使用多种方式实现陷波结构，如在天线结构中添加寄生单元[9-10]、引入可调谐枝节[11-13]，或者在辐射贴片或接地板上开槽[14-16]等。文献[17]在Sierpinski矩形分形超宽带天线的馈线处刻蚀倒U形窄缝隙，实现了与无线局域网(wireless local area network，WLAN)的相互兼容。……