一种新型高增益超宽带(uwb)宽槽天线阵的设计.doc

一种新型高增益超宽带(UWB)宽槽天线阵的设计陈董黄晓东程崇虎(南京邮电大学电子科学与工程学院,南京210003)摘要:设计了一种新型高增益超宽带(UWB)宽槽天线阵。该天线阵采用了一种新型的组阵方式,将两个超宽带宽槽天线正反相对的制作在同一个介质基板的两面,再用微带线进行反相馈电。这种新型的组阵方式在宽频带内保持了两个天线阵元的同相和对称,用电磁仿真软件IE3D对该天线阵的特性进行了仿真计算。仿真结果表明,%(|S11|≤-10dB),增益5dBi~7dBi,比单个宽槽增益提高了约3dBi。关键词:高增益天线,宽槽天线,天线阵,超宽带ANovelHigh-GainUltra-wideband(UWB)WideSlotAntennaArrayDesignChenDongHuangXiaodongChengChonghu(SchoolofElectronicScienceandEngineering,munications,Nanjing210003)Abstract:Anovelhigh-gainultra-wideband(UWB)-%(|S11|≤-10dB).Thegainisfrom5dBito7dBi,:High-gainantenna;Wideslotantenna;Antennaarray;Ultra-wideband(UWB)1引言随着无线通信技术的发展,特别是2002年美国通信委员会(FCC)~(UWB)通信使用[1],使超宽带天线技术的研究成为一个新的研究热点。在众多的宽带天线结构中,微带宽槽天线因其带宽(|S11|≤-10dB)宽,制造公差要求低等优点而得到了广泛的研究,已经有大量宽槽结构的超宽带天线出现在相关的文献中,如矩形[2-4],三角形和半圆形[5,6],锥形[7]等。在通信领域中,为了达到一定覆盖范围和信号强度,又要求天线具有较高的增益,而当单个天线达不到增益要求时,组阵是提高增益的一种常见方法。传统的并联馈电组阵方式[8]如图1(a)和(b)所示,除了馈电结构复杂,占用较大的电路基金项目:教育部博士点基金(200802930002)面积外,而且还存在着以下问题:1、如图1(a)所示的组阵方式无法做到在水平面或垂直面内全向辐射;2、对于宽槽结构的超宽带天线,其接地面的大小对天线性能也有着一定的影响,在采用图1(b)的并联馈电的组阵方式后,由于天线阵元的排列方式不是关于y轴对称,一个阵元的等效接地面会受到另一个阵元的影响,两个阵元的电流分布是非对称的,从而造成天线阵的最大辐射方向与单个阵元的最大辐射方向不一致。针对上述问题,本文设计了一种新型高增益超宽带宽槽天线阵。该天线阵采用了一种新型的组阵方式,将两个超宽带宽槽天线正反相对的制作在同一个介质基板的两面,再用微带线进行反相馈电。这种新型的组阵方式在宽频带内保持了两个天线阵元的同相和对称,用电磁仿真软件IE3D对该天线阵的特性进行了仿真计算。仿真结果表明,%(|S11|≤-10dB),增益5dBi~7dBi,比单个宽槽增益提高了约3dBi,而且结构紧凑,制作方便。·1··2·图1传统宽槽天线组阵方式2天线结构与性能图2(a)所示为超宽带宽槽天线阵阵元的结构图[6],图1(b)和(c)分别为阵元天线的反射系数与增益测量值。图2图3所示为超宽带宽槽天线阵的结构图。该天线阵将两个图1(a)中所示的超宽带宽槽天线正反相对的制作在同一个介质基板的两面,再用微带线进行反相馈电,这样就能在宽频带内保持两个天线阵元的同相和对称。用电磁仿真软件IE3D对该天线阵的特性进行了仿真计算。图4所示为仿真的天线阵反射系数,