具有陷波特性的超宽带印制槽天线及功分器设计

摘要

超宽带(UWB)技术是实现短距离高速无线通信的有力竞争方案。天线作为超宽带系统的关键部件，其性能优劣直接影响着通信质量。功分器是超宽带阵列天线馈电网络的重要组成部分，对阵列性能影响较大。为了避免与无线局域网(WLAN)发生串扰，研究具有陷波特性的超宽带天线和功分器十分必要。
　　 本文首先设计了一种新型的超宽带印制槽天线。该天线由顶端加载矩形贴片的渐变微带线馈电，通过在地板上开槽进行辐射。采用Ansoft HFSS软件对该天线进行了参数分析，得到了一组相对较好的结构参数，并依照该参数制作了天线模型。仿真和实测结果表明，该天线在3.0～12GHz频段内具有良好的阻抗特性和全向辐射特性。此外，通过在矩形馈电贴片上添加半波长槽线谐振器，使所设计的超宽带印制槽天线在4.9～5.9GHz频段实现了陷波功能。
　　 本文设计了具有陷波特性的超宽带同相功分器。该功分器采用微带T型结结构，输入端口与两输出端口由椭圆微带贴片相连接，椭圆微带贴片正下方为开路槽线，通过在槽线上添加隔离电阻来增强两输出端口之间的隔离度。为了在WLAN频段实现陷波功能，在椭圆微带贴片两侧增加了一对旁路开环谐振器(SRR)。仿真和实测结果表明，该功分器在5.2～5.9GHz频段实现了陷波功能，在其它频点，其插入损耗小于0.5dB，输入端口的回波损耗和两输出端口之间的隔离度均小于10dB。
　　 本文介绍了目前热门的左右手复合传输线(CRLH TL)，该传输线具有支持无限波长电磁波传播的特性，即沿CRLH TL传播的电磁波在传输线上任意位置均有相同的幅度和相位。在此基础上，本文仿真分析了一个五端口无限波长级联功分器。仿真结果表明：五个端口的输出信号在2.34GHz到2.40GHz频段具有近似相同的幅度和相位。