超宽带无线通讯技能以其低功耗、高带宽、低杂乱度等长处而倍受注重，运用蝶形结构规划了一种新的平面超宽带天线。 该天线由同轴馈电，天线的制造是经过在介质基板上下面上别离印刷一个半圆形金属，在上层刻蚀掉2个正方形图画，基层刻蚀掉2个半圆形图画完成。仿真和什物 实测成果都可以证明，天线的作业频带为3.1～10.6 GHz，有很好的全向辐射方向图和杰出的线性相位呼应。因而，该天线的特功可以满意超宽带的要求，可用于无载波超宽带无线数据通讯体系。
联邦通讯委员会(FCC)分配了3.1～10.6 GHz的频谱资源给超宽带无线通讯运用，在学术和工业领域内引起了超宽带(Ultra-Wide Band，UWB)天线的研讨热潮。与其他体系的天线比较，一个功能优秀的UWB超宽带运用天线，除了具有很宽的频带外，还要有近似全向的辐射方向图和良 好的色散特性。
虽然一个传统的单极子天线，例如椭圆形单极子天线，具有很好的超宽带特性，可是在超宽带体系中运用这样的天线，非平面结构是其首要的缺陷。平面单极 子天线一般由微带线或许各种形状的波导(Coplanar Waveguide，CPW)馈电，这些馈电方法之所以如此受重视，是因为这些馈电方法适合于超宽带运用，具有许多长处，例如：低剖面，重量轻和易于制 作。可是规划人员就必须更重视于馈电线的规划，这样使得规划变得较为杂乱。
文中提出了一种新式的平面超宽带天线，运用了蝶形结构，同轴馈电，规划进程十分简略，无需考虑馈电线。天线结构是经过在介质基板的2面别离印刷上一个半圆形金属，在辐射面上刻蚀掉2个对称的正方形和在接地面上刻蚀掉2个半圆形图画完成的。
1 天线的规划
文中所提出的超宽带天线由同轴馈电，馈电方位如图1所示。天线制造在FR-4环氧树脂介质基板上，板层厚度为1.6 mm，相对介电常数εr=4.4，损耗正切tanδ=0.02。该天线的几许结构和参数如图1所示。天线结构的辐射面是在介质板上层面印刷了一个半圆形金 属平面，在半圆的两头对称地刻蚀掉2个正方形平面，如图1(a)所示：天线接地板同样是在介质板基层面印制了一个半圆形金属平面，左右两头对称地刻蚀掉了2个半圆形平面，如图1(b)所示。天线最终的优化参数为a=30 mm，b=4 mm和R=8 mm。
图2
2 仿真和测验成果
该天线的规划和剖析是依据有限元算法的商用化软件Ansoft HFSS11进行的，并运用该软件获得了仿真成果。除此之外，作者还依据仿真模型制造了一款什物天线，如图2所示。运用Agilent公司出产的E8363B矢量网络剖析仪对什物天线进行了丈量。
下面为了评论天线辐射片上切掉的两个对称的正方形面和接地面上切掉的两个对称的半圆形面的影响，运用仿真软件别离对正方形面的边长b和半圆形面直径R关于反射损耗的影响进行了剖析。
图3
不同的边长b对天线功能的影响如图3所示。由图可以看出，尺度b不一起，天线的第1个谐振点基本上坚持不变，这是因为天线的首要频带是由天线的辐射 面巨细决议的。当b值小于5 mm时天线反射损耗表现为在带内的起伏和频点的细小动摇，当b值大于5 mm时天线回波损耗曲线呈现了两个较深的谐振点，跟着b值增大第一个频点的深度逐步加深，第2个频点的频率逐步增大，深度加深。
图4
不同的R值对天线特性的影响如图4所示。因为R值改动的是接地板的形状，相关于b值的影响，直径R的影响要小的多，不同的R值，基本上不改动天线的频带特性，仅仅影响带内不同频点的反射深度。经过以上评论获得了天线功能的优化模型，以下对该优化模型成果进行剖析。天线的驻波比(VSWR)成果如图5所示。由图可以看出，在超越预设频带3.1～10.6 GHz的范围内，该天线的VSWR≤2。
图6
天线在不同频点4.7和10 GHz的x-z和y-z面的仿真辐射图如图6，7和8所示。由图可以看出，在x-z面，该超宽带天线较低频段(3～7 GHz)具有较好的全向辐射特性;在x-z面，频率为10 GHz时，辐射方向图简直为全向。
图9
最终，文中评论天线在无失真情况下发送和接纳脉冲的特性。因为超宽带体系运用脉冲传输，一个重要的问题是天线脉冲失真。抱负情况下，期望是一个线性 相位呼应(不变群推迟)。在此情况下，咱们先丈量2天线间的频域传输系数，然后转化为时域成果。2天线距离30 cm，其群时延成果如图9所示。该天线在大于超宽带天线频带的范围内群推迟改变小于0.8 ns。群推迟特性标明，该天线相位线性超越了超宽带频段。
3 定论
文中成功规划了一个由同轴馈电的平面超宽带天线。天线的规划简略，仿真和丈量成果标明，所规划的天线掩盖UWB体系的3.1～10.6 GHz频段，天线具有很好的全向辐射特性和杰出的线性相位呼应。因而，该天线可以适用于必定的UWB运用。
