一种小型共面波导UWB陷波天线的设计

吴小蝶

摘 要：随着无线通信技术的蓬勃发展，超宽带（Ultra-Wide Band）无线通信技术以其频带宽、低功耗等优点获得了高度重视，为了顺应这种发展趋势，本文介绍了一种小型共面波导UWB陷波天线，该天线工作频段覆盖2.2GHz-10.7GHz，在频段4.9GHz-5.9GHz具有陷波特性，实现了超宽带与WLAN的协同通信。

关键词：超宽带；小型；共面波导；陷波天线

中图分类号：TN 文献标识码：B

近年来，随着无线通信技术的蓬勃发展，超宽带（Ultra-Wide Band）无线通信技术以其频带宽、低功耗等优点获得了高度重视[ 1 ]，而它的工作频段于2002年被规定为3.1GHz-10.6GHz。目前，国际上已经设计出了很多新型的UWB天线[ 2 ]。

为了消除来自Wimax（3.3 GHz-3.6 GHz）和WLAN（5.15GHz

-5.825GHz）等窄帶系统的影响，有必要使设计的超宽带天线在特定频段具有陷波特性。因此，本文设计了一种小型共面波导UWB陷波天线。

1 天线的结构

所设计的天线结构图如图1所示。辐射贴片和部分地板均印刷在介质板上侧，其中介质板的尺寸为 36mm×36mm×1mm，材料采用 FR4，介电常数为 4.4。除此之外，在接地板上蚀刻有对称的两个不规则形状的槽用于展宽超宽带天线工作频带。

對于所设计的小型UWB陷波天线，要实现陷波特性，关键在辐射贴片上开U形槽和条形槽。图1是采用电磁仿真软件Ansoft HFSS 10.0对所设计天线进行仿真并且对结构参数进行优化得出来的结构图。

2 结果分析

实际测量中，选用HP8510C网络分析仪测量天线各参数。由图2可知，当S11<-10dB时，工作频带的测量结果为2.2GHz-10.7GHz，仿真结果为2.4GHz-11.1GHz；当S11>-10dB时，陷波频段的测量结果为4.9GHz-5.9GHz，仿真结果为5.0GHz-6.0GHz，由此可见，天线的回波损耗S11的仿真结果跟测量结果基本一致。

所设计天线在超宽带天线的工作频段内的频率，在H面的方向图全向辐射特性良好，在E面的方向图也近似于全向辐射特性。而频率5.5GHz由于处于天线的陷波频段，因此方向图发生了畸变，如图3所示。

3 结论

本文提出了一种小型共面波导UWB陷波天线，该天线在2.2GHz-10.7GHz之间工作性能稳定，并且在4.9GHz-5.9GHz之间实现了陷波特性，陷波特性是通过在辐射贴片上蚀刻U形槽和条形槽所实现的，从而达到了超宽带通信系统与WLAN窄带系统协同通信的目的。

参考文献：

[1] Li Tong， Zhai Huiqing， Li Guihong， et al.Compact UWB band-notched antenna design using interdigital capacitance loading loop resonator[J]. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，2012，11：724-727.

[2] Su Saou-wen，Wong Kin-lu，and Chang Fa-shian.Compact printed ultra-wideband slot antenna with a band-notched operation[J].Microwave and Optical Technology Letters，2005，45（2）：128-130.