挑战尺寸极限 研究将UWB天线缩小2.5倍

　　紧凑天线通常采用被发射信号波长的1/4，但是，Virgina Tech大学的工程师们宣称，把UWB天线的尺寸缩短了2.5倍。

　　紧凑的UWB天线(CUA)具有弯曲的多单元形状，它扭曲在一个球形内部，球的直径仅仅为被发射信号波长的1/10。

　　“我们需要了解如果构建一种接近尺寸极限的UWB天线，而CUA发明已经通过完全利用特殊大小的直径实现了这一点，”Virginia Tech大学的工程教授Warren Stutzman表示。

　　CUA的形状似乎沿着一个天线单元而延伸，看起来比直径要更长，然后，扭曲在天线屏蔽器或保护罩的内部。

图：Virginia Tech大学的紧凑超宽带天线完全利用在它的保护罩内的尺寸。

　　根据Yang的透露，天线实现了几乎最优化的UWB性能，以低能耗在短距离内实现了像视频信号这样的高带宽数据的传输。此外，还有其它的10:1带宽的天线，如螺旋和对数周期设计，但是，Yang宣称，那些天线在雷达应用中不管用，而CUA在脉冲雷达系统中将管用。

　　对于CUA来说，关键是它如何利用球形尺寸吸取理论上最大量的信号能量。

　　与传统的调幅、调频或类似的调制方案不同，UWB通过跨越大的带宽在特定的时间上产生射频能量而采用脉冲发射方式来编码信息。该技术被称为脉冲定位或时间调制。

　　CUA利用的根本理论在于，UWB天线通过采用围绕一个金属中心核而卷绕的臂来维持与臂之间相对不变的距离。在低成本的应用中，该设计可以被蚀刻在天线罩的内部，或可能由曲线或曲管构建。

　　“该天线具有10:1的瞬间带宽，”Yang说道，“它可以被用于频域、多带宽、多信道应用以及时域或脉冲应用。”

　　典型的10:1带宽的天线设计，如螺旋天线，在纯粹的雷达应用中将不管用，Yang表示，因为在它们的整个频带内它们不能维持甚至群速度。然而，CUA通过更好地利用天线罩内的整个三维空间，而不仅仅是一个平面的区域—而克服了群速度的局限性。