一种分齿蝶形超宽带天线的设计与研究

0 引言
超宽带(Ultrawide-band)信号是指-10 dB相对带宽大于20％或者绝对带宽大于500 MHz的无线电信号。基于该类信号的超宽带技术，目前已应用于短距离高速无线通信、穿障探测、探地雷达、灾难搜救、非接触医疗检测、汽车防撞等领域。
超宽带天线作为信号的收发装置，直接影响系统的性能。目前常用的超宽带天线形式主要包括TEM喇叭天线、双锥天线、对数周期天线、螺旋天线、Vivaldi天线和蝶形天线等。其中平面结构的蝶形天线(也称领结形天线)，由立体的双锥形天线演化而来，具有结构简单、便于设计安装、利于低频辐射等优点，已应用在超宽带通信与探测领域。
为改善天线宽带性能，目前基于基本蝶形发展出了多种衍生结构。如双蝶形结构、电容加载的条带状结构等。其中荷兰Delft大学的A.A. Lestari与莫斯科航空学院Immoreev，I．Ya均提到了不同形式的分齿蝶形天线结构，但对于分齿带来的性能影响，未查阅到具体研究报道。本文以9齿蝶形为例，通过建模仿真，分析了辐射状分齿的蝶形天线，并研究了不同分齿位置下天线驻波比的变化。研究发现该种结构可以在保证一定频段内天线性能的同时，减轻天线重量。相对于基本蝶形天线，分齿结构会使天线输入VSWR在中间频段产生抖动，且抖动频段直接与分齿位置相关。针对300～480 MHz的频率范围，进一步优化设计并制作了一款分齿蝶形天线，实测显示该天线在294～488 MHz驻波比小于2，其-10 dB带宽194 MHz，相对带宽达49．6％。

1 天线结构
图1为分齿蝶形天线的实验原型结构图。结构参数中A，B为蝶形天线的宽与长；C为两页分齿位置间的距离；D为馈电端的宽度；分齿槽设计为从馈电端至末端的辐射形状，各分齿等宽等距分布，齿宽齿距均为E，有E=A／(2n-1)，分齿数目，n=9。定义分齿比例参数为p，有p=B／C，即天线长与分齿位置间的距离的比。