一种小型化超宽带共面波导馈电蘑菇形单极子天线
从图3可以看出参数W2几乎影响着阻抗带宽的整个频段。随着W2值的增大，第一个谐振点向低频移动，高频段回波损耗明显减小。槽越宽低频特性越好，天线带宽越宽。
从图4可以看出，随着辐射贴片与共面波导地面之间距离L3的增加，天线的阻抗带宽大大增加。主要由于L3的增加使辐射贴片更靠近顶部的共面波导，与共面波导地面之间的激励增加，耦合增强，使得天线的阻抗带宽增加。
在图5中，参数W4主要影响着阻抗带宽的低频段和谐振点的数目。主要原因是这些矩形带状线的引入不但增加了电流流过贴片路径的长度而且增强了辐射贴片的不连续性，因此能够实现更低频的阻抗匹配，产生额外谐振点。最终优化后的各参数值为s=0．4 mm，W2=9 mm，L3=1.5 mm，W4=1．3 mm。
图6是优化后天线的回波损耗随频率变化曲线。由图6可知，天线满足回波损耗小于-10 dB的带宽为3～13 GHz，阻抗带宽达到10 GHz，符合超宽带的要求。因此，梯形槽口结构和加载的矩形带状贴片使天线有好的阻抗匹配特性。
2．2 辐射方向图与增益
阻抗带宽不足以说明天线的实际带宽性能，下面将进一步考察天线在整个频段内的辐射方向图特性。本文选取了四个频率点对天线的辐射方向图进行分析。图7是天线在3 GHz，5 GHz，7 GHz和10 GHz频点的xOz平面归一化辐射方向图。从图7中可以看出，此天线的xOz平面方向图在四个频点下方向图变化不大，均为全向辐射。图8是天线在3 GHz，5 GHz，7 GHz和10 GHz频点的yOz平面方向图，从图中可以看出yOz平面方向图类似于单极子辐射方向图，且在不同的频率下基本保持不变，一致性较好。在高频段，虽然xOz平面和yOz平面方向图发生了一些畸变，但是变化较小，不足以对其应用构成威胁，因此，此天线具有稳定的辐射特性，能够满足UWB频段通信的要求。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/153546.htm
图9是在3～13 GHz带宽范围内得到的增益曲线图，可知该天线最小增益为2．2 dB，当频率超过11 GHz时，增益最高可达7 dB，适用于超宽带系统应用。
3 结论
本文给出的共面波导馈电的小型化超宽带单极子天线，是由一个梯形槽口接地板和蘑菇形辐射贴片构成，这种结构的天线使贴片与槽口缝隙的阻抗随频率变化而形成互补，从而使得天线在很宽的频率范围内都能达到良好的匹配。通过优化梯形槽口尺寸，加载矩形带状贴片形成的渐变结构，从而实现了天线的小型化与超宽带。最终实现了回波损耗低于-10 dB的超宽带频段为3～13 GHz，而且几乎在整个频段上xOz平面辐射方向图都能保持稳定的全向性，增益保持在2．2 dB以上。该天线结构简单且具有低剖面特性，因此便于应用在各种无线超宽带移动通信设备中。
评论