超宽带天线设计研究(3)

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2. 超宽带印刷缝隙天线

1979年Gibson提出维瓦尔第(Vivaldi)天线[15]，该天线是一类平面结构的渐变缝隙天线。这种天线频带很宽，具有良好的增益，但是尺寸比较大。由于但是微带线与槽线匹配特性欠佳而受到限制。随后Gazit等提出双面反相指数渐变印刷缝隙天线，该天线的出现解决了微带线与槽线的宽带匹配问题，但是带来的问题是天线的交叉极化电平较高。后来J.D.S.Langley等提出新的方法来抑制交叉极化电平，他们在天线中引入平衡双面反相指数渐变印刷缝隙，设计出来的天线比带宽达到15∶1，覆盖频率范围1.3~20GHz，交叉极化电平低于-17dB。

天线工作者为了让缝隙印刷天线实现超宽带特性，他们通过改变缝隙形状，同改用多种馈源结构相结合的方法，在文献[16]与文献[18]中，讲诉了采用两种不同馈源结构的宽缝隙印刷天线。在文献[16]中，该天线采用十字型馈源，这种方式是通过在原来的开路微带馈线上加上十字型枝节以实现引入一个谐振电路的作用，这样天线的阻抗带宽可以达到98%，达到超宽带天线的要求。钟顺时等人则是采用带枝节扇形馈源，同时通过对天线枝节长度以及扇形大小的优化，使得天线的带宽性能达到114%[17]。

S Sadat等人则是在矩形缝隙的中间增加了一个矩形贴片并与地板连接，测得该天线的阻抗带宽为111%。D C Chang等人为了增大天线的阻抗带宽，通过调节天线的端口阻抗，在微带馈线的一侧加上矩形铜片，这样使得天线的阻抗带宽达到135%，频率覆盖范围为2.3～12GHz。程勇等人为了实现超宽带的目的，设计了一种U型的超宽带缝隙天线，该天线的微带馈电带则用渐变结构的叉形调谐支节，金属底板的开槽设计成对称多边形。同时经过年研究，宽缝隙印刷天线已经可以通过利用共面波导的不同形状导带终端作馈源对缝隙进行激励，这样的天线也可以实现超宽带技术。S A Evangelos等人利用椭圆形贴片作馈源，设计出椭圆形缝隙天线，该天线的阻抗带宽增大到175%，覆盖频率范围1.3~20GHz以上(约15∶1)。S H Hsu等人通过在矩形贴片上开凹形缺口，设计出的宽缝隙共面波导天线获得114%带宽。

同时存在另一种超宽带印刷缝隙天线，这种天线是蝶形印刷缝隙天线，该天线有宽频带，形式简单，交叉极化低和增益较高的优点等优点。J W Niu等人为了展宽蝶形印刷缝隙天线的阻抗带宽，他们在共面波导与蝶形缝隙的连接处采用线性渐变的缝隙。E S Angelopoulos等人为了实现超宽带，则在蝶形缝隙天线的下面增加了一个较小的蝶形缝隙。该天线可以实现阻抗带宽123%的良好性能，其主要原因在于该天线是通过共面波导耦合对其激励，并采用了渐变的共面波导馈线。

3. 超宽带印刷单极子天线

超宽带印刷单极子天线是有单极子贴片，导体地板与介质基板构成，贴片跟地板可以分布在基板的两侧，也可以分布在基板的同一侧，同时该天线可以采用位于地板中央的微带线馈电也可以采用共面波导进行馈电。现已经研究出来可以实现超宽带技术的印刷单极子天线采用多种贴片形状，如如心形、U形、圆形、椭圆形等。J.X.Liang等人已经设计出的超宽带印刷单极子天线采用圆形贴片形式，该天线的阻抗带宽5.3∶1，S11≤-10dB的频率覆盖范围2.27~12GHz。C.Y.Huang等人设计出椭圆形超宽带印刷单极子天线，该天线通过在地板上开矩形槽来展宽频带。环形槽圆盘单极子天线，在2.127~12GHz频段上都有S11≤-10dB。J.H.Jung等人在地板上开矩形槽，这样就在贴片跟地板之间加入一个匹配网络，同时在其单极子贴片上有梯形过渡，这样设计出来的天线只有16×18mm2，覆盖频率范围3.1~11GHz，也符合超宽带的要求。文献综述