微帶天線中的單極天線

微帶天線中的單極天線第一頁，共五十四頁，2022年，8月28日潛在應用方向－極寬帶通信根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會FCC（FederalCommunicationcommittee)2002年公布的標準：絕對帶寬大于500MHz,或相對帶寬大于20%,工作頻帶在3.1－10.6GHzUWB通信的特點是傳輸速率＞100Mb/s,傳輸距離較小,功率也極小。在無線通信與雷達成像方面有潛在的應用前景。目前主要是室內(nèi)通信應用第二頁，共五十四頁，2022年，8月28日超寬帶無線通信概念超寬帶通信技術，在歷史上又稱為’脈沖無線電’,‘非正弦系統(tǒng)’，’時域通信’.其信號的產(chǎn)生有多種方式，傳統(tǒng)的方法是用納秒級窄脈沖的寬頻譜來實現(xiàn)，直接發(fā)射經(jīng)調(diào)制的窄脈沖無需正弦載波，所以又常稱為沖激無線電（ImpulseRadio）.信號調(diào)制主要是對脈沖的幅度，極性和時序位置進行調(diào)制。適用于跳時（Time-hopping）技術。另一類超寬帶通信技術仍然基于正弦載波的概念發(fā)射連續(xù)波。其超寬帶的實現(xiàn)可借助擴展頻譜技術或提高數(shù)據(jù)率來實現(xiàn)。例如基于IEEE803.15.3a(WPAN:WirelessPersonalAreaNetwork)第三頁，共五十四頁，2022年，8月28日無線應用頻譜第四頁，共五十四頁，2022年，8月28日名詞解釋"WRANs:associationwithIEEE802.22,theWorkingGrouponWirelessRegionalAreaNetworksWBAN:WirelessBodyAreaNetworksWLAN:WirelessLocalAreaNetwork,WMAN:WirelessmetropolitanareanetworkIEEE802.16WiMAX:WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccessZigBee:IEEE802.15.4andZigBeeisanalogoustothatexistingbetweenIEEE802.11andtheWi-FiAllianceWiFi:WIrelessFIdelity第五頁，共五十四頁，2022年，8月28日第六頁，共五十四頁，2022年，8月28日FCC批準的UWB通信能量譜

EIRP-EquivalentIsotropicRadiatedPower

第七頁，共五十四頁，2022年，8月28日UWB通信家庭應用第八頁，共五十四頁，2022年，8月28日辦公室應用

Intra-CampusConnectivity校園內(nèi)連接第九頁，共五十四頁，2022年，8月28日超寬帶無線通信特點1。隱蔽性。超寬帶脈沖信號的脈沖寬度常小于1ns對應的頻譜寬度在1GHz以上，通信所需的平均功率很小，信號被隱蔽在環(huán)境噪聲和其他信號之中，截獲率很低。2。高處理增益。處理增益定義為信號的射頻帶寬與信息帶寬之比，可以獲得比目前擴頻系統(tǒng)高得多的處理增益。例如信號帶寬為8kHz,信道帶寬為1.25MHz的碼分多址（CDMA）直接序列擴頻系統(tǒng)，處理增益為22dB,采用窄脈沖系統(tǒng)同樣的基帶信號可以變換為2GHz帶寬的射頻信號，處理增益達到54dB3?？苟鄰礁蓴_能力。超寬帶通信系統(tǒng)的多徑能力遠高于常規(guī)通信系統(tǒng)。這是因為超寬帶通信系統(tǒng)的通信是利用極窄的脈沖串來攜帶信息，其重復周期遠小于多徑時延，因此在接收端利用Rake接收技術可以有效地區(qū)別多徑干擾信號．

第十頁，共五十四頁，2022年，8月28日超寬帶無線通信特點2空間容量大。當前無線通信發(fā)展的趨勢是由提供遠距離通信服務向近距離通信方向轉移。通過頻率的空間復用，在有限的頻率資源下滿足通信業(yè)務發(fā)展需求。點對點的傳輸速率僅僅是評估系統(tǒng)的一方面，系統(tǒng)的’空間容量’（b/s.m2）也是一項重要的指標。它是單位面積數(shù)據(jù)傳輸速率。蘭牙技術中（IEEE802.11a）的空間容量是83kb/s.m2,而超寬帶通信技術中的空間容量可達1Mb/s.m2第十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日超寬帶無線通信特點3穿透能力強.由于超寬帶通信的極寬頻譜特性，使超寬帶信號具有極強的障礙物穿透能力?？捎糜趨擦殖上窈痛Τ上裣到y(tǒng)。便于多功能一體化技術的實現(xiàn)。超寬帶技術在一定的條件下可以與窄帶通信共存于一個系統(tǒng)中。超寬帶系統(tǒng)也可以設計成兼通信，定位，成像和測距等功能為一體的綜合電子系統(tǒng)。第十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日超寬帶無線通信關鍵技術關鍵技術:超寬帶信號的產(chǎn)生，即納秒脈沖源的產(chǎn)生。納秒脈沖的處理：編碼，調(diào)制，放大等發(fā)射技術；超寬帶天線技術。接收，解碼等技術。第十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日UWB通信所需主要RF無源器件第十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日超寬帶無線技術的市場預測超寬帶通信有著巨大的民用市場。美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）預言超寬帶通信會帶來一個新興的產(chǎn)業(yè)。為滿足造價低廉寬帶Inteenet無線接入和寬帶多媒體信息的傳輸，民用超寬帶無線通信的主要研究方向是短距離高速率連接和高速率無線個人局域網(wǎng)（WPAN：WirelessPersonalAreaNetwork）以及一些探測系統(tǒng)如：透地雷達，墻內(nèi)成像系統(tǒng)，穿墻成像系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)，汽車防撞系統(tǒng)等。第十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日現(xiàn)代移動通信頻道：GSM（GlobalSystemforMobile)~900MHzDCS(DigitalCommunicationSystem)~1800MHzUMTS(UniversalMobileTelecommunicationSystem)1920-2170MHz無線局域網(wǎng)（WLAN)：2.4－2.485GHzforIEEE802.11b/g；5.15–5.35and5.725–5.825GHzforIEEE802.11a隨著以多媒體業(yè)務為特征的第三代移動通信的發(fā)展，對總的通信頻道的要求是能夠滿足愈來愈高的工作頻帶，而移動通信特別是對寬帶小尺寸天線提出了更高的要求。標準化小天線已提到議事日程上，還有很多工作要做。還有許多未開拓的領域和技術等待著人們?nèi)ヌ剿?。由上面的分析可以看出除了UWB以外，多頻道工作天線是目前人們正面臨的天線設計任務。第十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日天線輸入阻抗第十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日天線的增益效率和方向性第十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日PIFA天線特性第十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日典型的偶極天線第二十頁，共五十四頁，2022年，8月28日天線帶寬，增益和效率第二十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日自我補償天線第二十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日常見寬帶天線：Log-Periodicanteena第二十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日對數(shù)周期偶極天線第二十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日盤錐天線(DisconeAntenna)第二十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日螺旋天線第二十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日雙脊喇叭天線第二十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日其他寬帶天線第二十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日VivaldiAntenna第二十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日不同應用下的天線增益要求第三十頁，共五十四頁，2022年，8月28日UWB天線設計要求第三十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日設計方法MP:MarketProducts第三十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日主要設計（電磁仿真）軟件HFSS：頻域，有限元法IE3D：頻域，矩量法CST：時域，有限積分法XFDTD：時域，時域有限差分法第三十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日當前天線設計與應用第三十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日微帶單極天線發(fā)展過程IEEE中最早關于UWB天線的文獻報道是1996年Anairbornegroundpenetratingradarsystem

(機載探地雷達系統(tǒng))

AerospaceApplicationsConference,1996.Proceedings.,1996IEEE

Gregorwich,W.;Volume1,

3-10Feb.1996Page(s):157-161vol.1(IEEE文獻檢索。關鍵詞：UWBAntennas,得到165篇文獻)微帶單極天線發(fā)展過程，可以看成是2002年以后才開始的。即美國聯(lián)邦通信委員會FCC公布的UWB標準以后的事。第三十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日單極微帶天線屬于2維天線第三十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日2.5D平面單極天線第三十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日微帶單極天線的特點低剖面尺寸。厚度一般小于PIFA天線；寬帶特性：阻抗帶寬高于PIFA結構簡單造價低?？梢杂梦щ娐芳庸すに嚳梢詽M足雙面輻射的要求，結構設計靈活。除了天線本身，有限大小接地板也是設計的目標之一設計要求高MICROWAVEANDOPTICALTECHNOLOGYLETTERS/Vol.40,No.5,March52004p.399-400第三十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日各種微帶單極天線第四十頁，共五十四頁，2022年，8月28日對縫隙的敏感性第四十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日天線平面刻蝕縫可以產(chǎn)生阻帶第四十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日阻帶頻率與縫長度的關系第四十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日FilmTypeWide-BandAntennaforNext-GenerationCommunicationSystems

atFrequencyRangefrom2.3to6GHz

40mm(W)x33mm(H).HITACHICABLEREVIEWNo.24(AUGUST2005)p6-10第四十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日CPW共平面波導輸入第四十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日Double-SidedPrintedBow-TieAntennaforUWBCommunicationsp.152IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.3,2004第四十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日CrossCPWantennaUsingtheGAandFDTDAlgorithmIEEEMICROWAVEANDWIRELESSCOMPONENTSLETTERS,VOL.15,NO.6,JUNE2005p.395第四十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日LowCostUWBantennaIEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.4,2005p.237第四十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日printedmonopoleantennas0-7803-8883-6/05/$20.00?2005IEEE第四十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日ALow-CostSuspendedPatchAntennaforWLAN

AccessPointsandPoint-to-PointLinksp.90IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.3,2004第五十頁，共五十四頁，2022年，8月28日Frequencynotchedultra-wideband

microstripslotantennawithfractal

tuningstubELECTRONICSLETTERS17thMarch2005Vol.1No.6第五十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日SingleLayerPrintedMonopoleAntennaforDualISM-BandOperation1270IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION,VOL.