电-磁振子组合型超宽带UWB天线的特性研究

3 实验结果

通过模拟与分析，优化设计了一付长、宽、高尺寸均为50cm的电-磁振子组合型UWB天线(如图7所示)，并用频域和时域测量方法对天线进行了测试。

图8为采用安立的失量网络分析仪MS4623B所测得的天线驻波曲线、阻抗圆图和时域反射测量曲线。 频域测量的结果表明，该天线在100MHz~1GHz的10倍频程内，天线的驻波系数小于3，与数值模拟的结果基本吻合。从时域测量曲线图8(c)看出：天线最 图7 电-磁振子组合型UWB天线大反射点在馈源输出端。

图8 MS4623B失网测量结果

图9为天线馈入超宽带脉冲信号时，用Tek TDS684测量到的入射脉冲、反射脉冲和辐射场脉冲波形。其中，激励脉冲信号底宽约为2ns，前沿为350ps，峰值电压为150V。入射信号与反射信号采用无感电容分压器(分压比为100:1)，辐射场测量采用带宽为80MHz~2GHz、有效高度为6.1cm的TEM喇叭测量天线，测量点位于天线最大辐射方向距离口面10m处。测得反射波最大正峰29.8V、最大负峰为-35.6V，测点的电场强度为24.6V/m。求得该天线辐射效率Kw=Wr/Wg=60%(Wr=Wg-Wref为天线的辐射能，Wg为激励脉冲能量，Wref为天线反射脉冲的能量)。

图9 时域测量波形

4 结论及存在的问题

通过以上分析和研究得出：电-磁振子组合型天线利用电流环与TEM喇叭的互补状态来实现带宽扩展，天线结构参数调整合适，小型化UWB天线能够做到带宽宽、辐射效率高;尽管天线尺寸小，由于采用同轴过渡馈电结构，可以解决高功率UWB脉冲馈电难的问题;天线结构和瞬态脉冲辐射问题比较复杂，不宜直接和完全采用时域方法，而用频域方法研究天线的结构和特性相对容易，它为天线的时域特性研究创造了条件。

存在的问题是：由于天线结构的复杂性，天线各部分电流分布的求解相当困难，另外，在进行电-磁振子组合型天线模拟计算时，由于计算资源的限制以及建立的模型与实际天线间有较大的差异，从而造成了计算与测量结果之间的误差。