微带天线中的单极天线

微带天线中的单极天线第一页，共五十四页，2022年，8月28日潜在应用方向－极宽带通信根据美国联邦通信委员会FCC（FederalCommunicationcommittee)2002年公布的标准：绝对带宽大于500MHz,或相对带宽大于20%,工作频带在3.1－10.6GHzUWB通信的特点是传输速率＞100Mb/s,传输距离较小,功率也极小。在无线通信与雷达成像方面有潜在的应用前景。目前主要是室内通信应用第二页，共五十四页，2022年，8月28日超宽带无线通信概念超宽带通信技术，在历史上又称为’脉冲无线电’,‘非正弦系统’，’时域通信’.其信号的产生有多种方式，传统的方法是用纳秒级窄脉冲的宽频谱来实现，直接发射经调制的窄脉冲无需正弦载波，所以又常称为冲激无线电（ImpulseRadio）.信号调制主要是对脉冲的幅度，极性和时序位置进行调制。适用于跳时（Time-hopping）技术。另一类超宽带通信技术仍然基于正弦载波的概念发射连续波。其超宽带的实现可借助扩展频谱技术或提高数据率来实现。例如基于IEEE803.15.3a(WPAN:WirelessPersonalAreaNetwork)第三页，共五十四页，2022年，8月28日无线应用频谱第四页，共五十四页，2022年，8月28日名词解释"WRANs:associationwithIEEE802.22,theWorkingGrouponWirelessRegionalAreaNetworksWBAN:WirelessBodyAreaNetworksWLAN:WirelessLocalAreaNetwork,WMAN:WirelessmetropolitanareanetworkIEEE802.16WiMAX:WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccessZigBee:IEEE802.15.4andZigBeeisanalogoustothatexistingbetweenIEEE802.11andtheWi-FiAllianceWiFi:WIrelessFIdelity第五页，共五十四页，2022年，8月28日第六页，共五十四页，2022年，8月28日FCC批准的UWB通信能量谱

EIRP-EquivalentIsotropicRadiatedPower

第七页，共五十四页，2022年，8月28日UWB通信家庭应用第八页，共五十四页，2022年，8月28日办公室应用

Intra-CampusConnectivity校园内连接第九页，共五十四页，2022年，8月28日超宽带无线通信特点1。隐蔽性。超宽带脉冲信号的脉冲宽度常小于1ns对应的频谱宽度在1GHz以上，通信所需的平均功率很小，信号被隐蔽在环境噪声和其他信号之中，截获率很低。2。高处理增益。处理增益定义为信号的射频带宽与信息带宽之比，可以获得比目前扩频系统高得多的处理增益。例如信号带宽为8kHz,信道带宽为1.25MHz的码分多址（CDMA）直接序列扩频系统，处理增益为22dB,采用窄脉冲系统同样的基带信号可以变换为2GHz带宽的射频信号，处理增益达到54dB3。抗多径干扰能力。超宽带通信系统的多径能力远高于常规通信系统。这是因为超宽带通信系统的通信是利用极窄的脉冲串来携带信息，其重复周期远小于多径时延，因此在接收端利用Rake接收技术可以有效地区别多径干扰信号．

第十页，共五十四页，2022年，8月28日超宽带无线通信特点2空间容量大。当前无线通信发展的趋势是由提供远距离通信服务向近距离通信方向转移。通过频率的空间复用，在有限的频率资源下满足通信业务发展需求。点对点的传输速率仅仅是评估系统的一方面，系统的’空间容量’（b/s.m2）也是一项重要的指标。它是单位面积数据传输速率。兰牙技术中（IEEE802.11a）的空间容量是83kb/s.m2,而超宽带通信技术中的空间容量可达1Mb/s.m2第十一页，共五十四页，2022年，8月28日超宽带无线通信特点3穿透能力强.由于超宽带通信的极宽频谱特性，使超宽带信号具有极强的障碍物穿透能力。可用于丛林成像和穿墙成像系统。便于多功能一体化技术的实现。超宽带技术在一定的条件下可以与窄带通信共存于一个系统中。超宽带系统也可以设计成兼通信，定位，成像和测距等功能为一体的综合电子系统。第十二页，共五十四页，2022年，8月28日超宽带无线通信关键技术关键技术:超宽带信号的产生，即纳秒脉冲源的产生。纳秒脉冲的处理：编码，调制，放大等发射技术；超宽带天线技术。接收，解码等技术。第十三页，共五十四页，2022年，8月28日UWB通信所需主要RF无源器件第十四页，共五十四页，2022年，8月28日超宽带无线技术的市场预测超宽带通信有着巨大的民用市场。美国联邦通信委员会（FCC）预言超宽带通信会带来一个新兴的产业。为满足造价低廉宽带Inteenet无线接入和宽带多媒体信息的传输，民用超宽带无线通信的主要研究方向是短距离高速率连接和高速率无线个人局域网（WPAN：WirelessPersonalAreaNetwork）以及一些探测系统如：透地雷达，墙内成像系统，穿墙成像系统监视系统，汽车防撞系统等。第十五页，共五十四页，2022年，8月28日现代移动通信频道：GSM（GlobalSystemforMobile)~900MHzDCS(DigitalCommunicationSystem)~1800MHzUMTS(UniversalMobileTelecommunicationSystem)1920-2170MHz无线局域网（WLAN)：2.4－2.485GHzforIEEE802.11b/g；5.15–5.35and5.725–5.825GHzforIEEE802.11a随着以多媒体业务为特征的第三代移动通信的发展，对总的通信频道的要求是能够满足愈来愈高的工作频带，而移动通信特别是对宽带小尺寸天线提出了更高的要求。标准化小天线已提到议事日程上，还有很多工作要做。还有许多未开拓的领域和技术等待着人们去探索。由上面的分析可以看出除了UWB以外，多频道工作天线是目前人们正面临的天线设计任务。第十六页，共五十四页，2022年，8月28日天线输入阻抗第十七页，共五十四页，2022年，8月28日天线的增益效率和方向性第十八页，共五十四页，2022年，8月28日PIFA天线特性第十九页，共五十四页，2022年，8月28日典型的偶极天线第二十页，共五十四页，2022年，8月28日天线带宽，增益和效率第二十一页，共五十四页，2022年，8月28日自我补偿天线第二十二页，共五十四页，2022年，8月28日常见宽带天线：Log-Periodicanteena第二十三页，共五十四页，2022年，8月28日对数周期偶极天线第二十四页，共五十四页，2022年，8月28日盘锥天线(DisconeAntenna)第二十五页，共五十四页，2022年，8月28日螺旋天线第二十六页，共五十四页，2022年，8月28日双脊喇叭天线第二十七页，共五十四页，2022年，8月28日其他宽带天线第二十八页，共五十四页，2022年，8月28日VivaldiAntenna第二十九页，共五十四页，2022年，8月28日不同应用下的天线增益要求第三十页，共五十四页，2022年，8月28日UWB天线设计要求第三十一页，共五十四页，2022年，8月28日设计方法MP:MarketProducts第三十二页，共五十四页，2022年，8月28日主要设计（电磁仿真）软件HFSS：频域，有限元法IE3D：频域，矩量法CST：时域，有限积分法XFDTD：时域，时域有限差分法第三十三页，共五十四页，2022年，8月28日当前天线设计与应用第三十四页，共五十四页，2022年，8月28日微带单极天线发展过程IEEE中最早关于UWB天线的文献报道是1996年Anairbornegroundpenetratingradarsystem

(机载探地雷达系统)

AerospaceApplicationsConference,1996.Proceedings.,1996IEEE

Gregorwich,W.;Volume1,

3-10Feb.1996Page(s):157-161vol.1(IEEE文献检索。关键词：UWBAntennas,得到165篇文献)微带单极天线发展过程，可以看成是2002年以后才开始的。即美国联邦通信委员会FCC公布的UWB标准以后的事。第三十五页，共五十四页，2022年，8月28日单极微带天线属于2维天线第三十六页，共五十四页，2022年，8月28日第三十七页，共五十四页，2022年，8月28日2.5D平面单极天线第三十八页，共五十四页，2022年，8月28日微带单极天线的特点低剖面尺寸。厚度一般小于PIFA天线；宽带特性：阻抗带宽高于PIFA结构简单造价低。可以用微带电路加工工艺可以满足双面辐射的要求，结构设计灵活。除了天线本身，有限大小接地板也是设计的目标之一设计要求高MICROWAVEANDOPTICALTECHNOLOGYLETTERS/Vol.40,No.5,March52004p.399-400第三十九页，共五十四页，2022年，8月28日各种微带单极天线第四十页，共五十四页，2022年，8月28日对缝隙的敏感性第四十一页，共五十四页，2022年，8月28日天线平面刻蚀缝可以产生阻带第四十二页，共五十四页，2022年，8月28日阻带频率与缝长度的关系第四十三页，共五十四页，2022年，8月28日FilmTypeWide-BandAntennaforNext-GenerationCommunicationSystems

atFrequencyRangefrom2.3to6GHz

40mm(W)x33mm(H).HITACHICABLEREVIEWNo.24(AUGUST2005)p6-10第四十四页，共五十四页，2022年，8月28日CPW共平面波导输入第四十五页，共五十四页，2022年，8月28日Double-SidedPrintedBow-TieAntennaforUWBCommunicationsp.152IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.3,2004第四十六页，共五十四页，2022年，8月28日CrossCPWantennaUsingtheGAandFDTDAlgorithmIEEEMICROWAVEANDWIRELESSCOMPONENTSLETTERS,VOL.15,NO.6,JUNE2005p.395第四十七页，共五十四页，2022年，8月28日LowCostUWBantennaIEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.4,2005p.237第四十八页，共五十四页，2022年，8月28日printedmonopoleantennas0-7803-8883-6/05/$20.00©2005IEEE第四十九页，共五十四页，2022年，8月28日ALow-CostSuspendedPatchAntennaforWLAN

AccessPointsandPoint-to-PointLinksp.90IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.3,2004第五十页，共五十四页，2022年，8月28日Frequencynotchedultra-wideband

microstripslotantennawithfractal

tuningstubELECTRONICSLETTERS17thMarch2005Vol.1No.6第五十一页，共五十四页，2022年，8月28日SingleLayerPrintedMonopoleAntennaforDualISM-BandOperation1270IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION,VOL.