微帶天線中的單極天線課件

潛在應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)：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(diǎn)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(dá)成像方面有潛在的應(yīng)用前景。目前主要是室內(nèi)通信應(yīng)用潛在應(yīng)用方向－極寬帶通信根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會FCC（Fed1超寬帶無線通信概念超寬帶通信技術(shù)，在歷史上又稱為’脈沖無線電’,‘非正弦系統(tǒng)’，’時(shí)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(shí)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(shí)序位置進(jìn)行調(diào)制。適用于跳時(shí)（Time-hopping）技術(shù)。另一類超寬帶通信技術(shù)仍然基于正弦載波的概念發(fā)射連續(xù)波。其超寬帶的實(shí)現(xiàn)可借助擴(kuò)展頻譜技術(shù)或提高數(shù)據(jù)率來實(shí)現(xiàn)。例如基于IEEE

803.15.3a(WPAN:WirelessPersonalAreaNetwork)超寬帶無線通信概念超寬帶通信技術(shù)，在歷史上又稱為’脈沖無線電2無線應(yīng)用頻譜無線應(yīng)用頻譜3名詞解釋"WRANs:associationwithIEEE802.22,theWorkingGrouponWirelessRegionalAreaNetworksWPAN:WirelessPersonalAreaNetworksIEEE802.15.1WBAN:WirelessBodyAreaNetworksWLAN:WirelessLocalAreaNetwork,WMAN:WirelessmetropolitanareanetworkIEEE802.16WiMAX:WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccessZigBee:IEEE802.15.4andZigBeeisanalogoustothatexistingbetweenIEEE802.11andtheWi-FiAllianceWiFi:WIrelessFIdelity名詞解釋"WRANs:associationwithI4微帶天線中的單極天線課件5FCC批準(zhǔn)的UWB通信能量譜

EIRP-EquivalentIsotropicRadiatedPower

FCC批準(zhǔn)的UWB通信能量譜

EIRP-Equivalen6UWB通信家庭應(yīng)用UWB通信家庭應(yīng)用7辦公室應(yīng)用

Intra-CampusConnectivity校園內(nèi)連接辦公室應(yīng)用

Intra-CampusConnectivit8超寬帶無線通信特點(diǎn)1。隱蔽性。超寬帶脈沖信號的脈沖寬度常小于1ns對應(yīng)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(kuò)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(kuò)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(dá)到54dB3。抗多徑干擾能力。超寬帶通信系統(tǒng)的多徑能力遠(yuǎn)高于常規(guī)通信系統(tǒng)。這是因?yàn)槌瑢拵ㄐ畔到y(tǒng)的通信是利用極窄的脈沖串來攜帶信息，其重復(fù)周期遠(yuǎn)小于多徑時(shí)延，因此在接收端利用Rake接收技術(shù)可以有效地區(qū)別多徑干擾信號．

超寬帶無線通信特點(diǎn)1。隱蔽性。超寬帶脈沖信號的脈沖寬度常小于9超寬帶無線通信特點(diǎn)2空間容量大。當(dāng)前無線通信發(fā)展的趨勢是由提供遠(yuǎn)距離通信服務(wù)向近距離通信方向轉(zhuǎn)移。通過頻率的空間復(fù)用，在有限的頻率資源下滿足通信業(yè)務(wù)發(fā)展需求。點(diǎn)對點(diǎn)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(xiàng)重要的指標(biāo)。它是單位面積數(shù)據(jù)傳輸速率。蘭牙技術(shù)中（IEEE

802.11a）的空間容量是83kb/s.m2,而超寬帶通信技術(shù)中的空間容量可達(dá)1Mb/s.m2超寬帶無線通信特點(diǎn)2空間容量大。當(dāng)前無線通信發(fā)展的趨勢是由提10超寬帶無線通信特點(diǎn)3穿透能力強(qiáng).由于超寬帶通信的極寬頻譜特性，使超寬帶信號具有極強(qiáng)的障礙物穿透能力。可用于叢林成像和穿墻成像系統(tǒng)。便于多功能一體化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。超寬帶技術(shù)在一定的條件下可以與窄帶通信共存于一個(gè)系統(tǒng)中。超寬帶系統(tǒng)也可以設(shè)計(jì)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)。超寬帶無線通信特點(diǎn)3穿透能力強(qiáng).11超寬帶無線通信關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù):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(shù)；超寬帶天線技術(shù)。接收，解碼等技術(shù)。超寬帶無線通信關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù):12UWB通信所需主要RF無源器件UWB通信所需主要RF無源器件13超寬帶無線技術(shù)的市場預(yù)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(yù)言超寬帶通信會帶來一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)。為滿足造價(jià)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(gè)人局域網(wǎng)（WPAN：WirelessPersonalAreaNetwork）以及一些探測系統(tǒng)如：透地雷達(dá)，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。超寬帶無線技術(shù)的市場預(yù)測超寬帶通信有著巨大的民用市場。美國聯(lián)14現(xiàn)代移動(dòng)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；5.15–5.35and5.725–5.825GHzforIEEE

802.11a隨著以多媒體業(yè)務(wù)為特征的第三代移動(dòng)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(dòng)通信特別是對寬帶小尺寸天線提出了更高的要求。標(biāo)準(zhǔn)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(lǐng)域和技術(shù)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(shè)計(jì)任務(wù)?，F(xiàn)代移動(dòng)通信頻道：GSM（GlobalSystemfor15天線輸入阻抗天線輸入阻抗16天線的增益效率和方向性天線的增益效率和方向性17PIFA天線特性PIFA天線特性18典型的偶極天線典型的偶極天線19天線帶寬，增益和效率天線帶寬，增益和效率20自我補(bǔ)償天線自我補(bǔ)償天線21常見寬帶天線：Log-Periodicanteena常見寬帶天線：Log-Periodicanteena22對數(shù)周期偶極天線對數(shù)周期偶極天線23盤錐天線(DisconeAntenna)盤錐天線(DisconeAntenna)24螺旋天線螺旋天線25雙脊喇叭天線雙脊喇叭天線26其他寬帶天線其他寬帶天線27VivaldiAntennaVivaldiAntenna28不同應(yīng)用下的天線增益要求不同應(yīng)用下的天線增益要求29UWB天線設(shè)計(jì)要求UWB天線設(shè)計(jì)要求30設(shè)計(jì)方法MP:MarketProducts設(shè)計(jì)方法MP:MarketProducts31主要設(shè)計(jì)（電磁仿真）軟件HFSS：頻域，有限元法IE3D：頻域，矩量法CST：時(shí)域，有限積分法XFDTD：時(shí)域，時(shí)域有限差分法主要設(shè)計(jì)（電磁仿真）軟件HFSS：頻域，有限元法32當(dāng)前天線設(shè)計(jì)與應(yīng)用當(dāng)前天線設(shè)計(jì)與應(yīng)用33微帶單極天線發(fā)展過程IEEE中最早關(guān)于UWB天線的文獻(xiàn)報(bào)道是1996年Anairbornegroundpenetratingradarsystem

(機(jī)載探地雷達(dá)系統(tǒng))

AerospaceApplicationsConference,1996.Proceedings.,1996IEEE

Gregorwich,W.;Volume1,

3-10Feb.1996Page(s):157-161vol.1(IEEE文獻(xiàn)檢索。關(guān)鍵詞：UWBAntennas,得到165篇文獻(xiàn))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(biāo)準(zhǔn)以后的事。微帶單極天線發(fā)展過程34單極微帶天線屬于2維天線單極微帶天線屬于2維天線35微帶天線中的單極天線課件362.5D平面單極天線2.5D平面單極天線37微帶單極天線的特點(diǎn)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(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低?？梢杂梦щ娐芳庸すに嚳梢詽M足雙面輻射的要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活。除了天線本身，有限大小接地板也是設(shè)計(jì)的目標(biāo)之一設(shè)計(jì)要求高M(jìn)ICROWAVEANDOPTICALTECHNOLOGYLETTERS/Vol.40,No.5,March52004p.399-400微帶單極天線的特點(diǎn)低剖面尺寸。厚度一般小于PIFA天線；MI38各種微帶單極天線各種微帶單極天線39對縫隙的敏感性對縫隙的敏感性40天線平面刻蝕縫可以產(chǎn)生阻帶天線平面刻蝕縫可以產(chǎn)生阻帶41阻帶頻率與縫長度的關(guān)系阻帶頻率與縫長度的關(guān)系42FilmTypeWide-BandAntennaforNext-GenerationCommunicationSystems

atFrequencyRangefrom2.3to6GHz

40mm(W)x33mm(H).HITACHICABLEREVIEWNo.24(AUGUST2005)p6-10FilmTypeWide-BandAntennafo43CPW共平面波導(dǎo)輸入CPW共平面波導(dǎo)輸入44Double-SidedPrintedBow-TieAntennaforUWBCommunicationsp.152IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.3,2004Double-SidedPrintedBow-TieA45CrossCPWantennaUsingtheGAandFDTDAlgorithmIEEEMICROWAVEANDWIRELESSCOMPONENTSLETTERS,VOL.15,NO.6,JUNE2005p.395CrossCPWantennaUsingtheGA46LowCostUWBantennaIEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.4,2005p.237LowCostUWBantennaIEEEANTEN47printedmonopoleantennas0-7803-8883-6/05/$20.00?2005IEEEprintedmonopoleantennas0-78048ALow-CostSuspendedPatchAntennaforWLAN

AccessPointsandPoint-to-PointLinksp.90IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.3,2004ALow-CostSuspendedPatchAnt49Frequencynotchedultra-wideband

microstripslotantennawithfractal

tuningstubELECTRONICSLETTERS17thMarch2005Vol.1No.6Frequencynotchedultra-wideba50SingleLayerPrintedMonopoleAntennaforDualISM-BandOperation1270IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION,VOL.53,NO.4,APRIL2005Singl