一种蝶形平面超宽带(UWB)天线的设计

不同的R值对天线特性的影响如图4所示。因为R值改变的是接地板的形状，相对于b值的影响，直径R的影响要小的多，不同的R值，基本上不改变天线的频带特性，只是影响带内不同频点的反射深度。通过以上讨论获得了天线性能的优化模型，以下对该优化模型结果进行分析。天线的驻波比(VSWR)结果如图5所示。由图可以看出，在超过预设频带3.1～10.6 GHz的范围内，该天线的VSWR≤2。

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，辐射方向图几乎为全向。

最后，文中讨论天线在无失真情况下发送和接收脉冲的特性。由于超宽带系统使用脉冲传输，一个重要的问题是天线脉冲失真。理想情况下，希望是一个线性 相位响应(不变群延迟)。在此情况下，我们先测量2天线间的频域传输系数，然后转化为时域结果。2天线间隔30 cm，其群时延结果如图9所示。该天线在大于超宽带天线频带的范围内群延迟变化小于0.8 ns。群延迟特性表明，该天线相位线性超过了超宽带频段。

3 结论

文中成功设计了一个由同轴馈电的平面超宽带天线。天线的设计简单，仿真和测量结果表明，所设计的天线覆盖UWB系统的3.1～10.6 GHz频段，天线具有很好的全向辐射特性和良好的线性相位响应。因此，该天线能够适用于一定的UWB应用。