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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着 2002 年 2 月 14 日美国联邦通信委员会(fcc)对超宽带(uwb)技术用于短距离无线通信申请的批准 , 以及对3 .1 ～ 10 .6 ghz频段频谱资源的开放,超宽带天线在无线通信系统中的应用越来越受到重视 。 随着新型智能无线通信系统和通信技术的快速发展，以及人们生活水平的不断提高，人们己经不再仅仅满足于单调的文字和语音等简单信息的通信传递，高清图片，高清视频，多媒体等大量复杂信息的高速通信成为当今社会日益迫切的需求，对无线通信系统的带宽、数据传输速率和吞吐量提出了更高的要求。因此，超宽带(uwb)技术已成为无线通信领域中最有竞争力和发展前景的热门技术之一，并且已经广泛应用于无线监控、多媒体业务、网络商务和应用、高分辨率超宽带雷达、探地雷达、精确定位系统等方面。 究其原因在于超宽带天线具有的带宽极宽，发射功率低，保密性好等特点能解决当前电子领域的许多问题，无论是在民用的超宽带通信系统还是在军用探地雷达，反隐身雷达，冲激雷达等方面超宽带天线都发挥着越来越重要的作用。

国内外研究现状

近年来，研究平面超宽带天线的文章呈现井喷式的发展。目前，在研究平面超宽带天线的文献中，出现了许多形状新颖、性能优良的天线，下面对近年来研究平面超宽带天线的文献进行了简要的归类总结，反映了平面超宽带天线的研究现状，预测了未来超宽带天线的研究方向。

(1)采用新型贴片。verma 等[5]设计了一款鸡蛋型的超宽带天线，天线贴片尺寸的设计利用了抛物线方程，所得到的天线工作在 2.9~11 ghz。liu 等设计了一款非对称共面条带馈电的天线，将贴片形状设计成阶梯形，达到了超宽带频段，再将蛇形槽嵌入贴片，进一步扩展带宽，天线能够工作在 2.4~2.484 ghz 的蓝牙频段。(2)设计了多输入多输出(mimo)天线。tang 等设计了一款 mimo 天线，贴片的两个独立单元分别进行馈电，并在接地板上嵌入一对对称的条带，通过在地板打孔将一个枝节与贴片连接，这个条带起到了连接贴片与地板的作用，并且还可以作为阻抗转换器，这不仅获得了很好的隔离度，而且还实现了双陷波特性。ren 等设计了一款地板含有 l 形槽的两个天线元，这两个天线元垂直放置，并且在地板上开了一个窄槽。两个天线元垂直放置获得了高隔离度，窄槽减小了两个天线元在3~4.5 ghz 的耦合。这类天线的设计思想是平面-立体对应性质和单极子-偶极子对应性质。此外，mimo技术可以提高天线增益，并且天线所接收和辐射信号的容量会增大。设计 mimo 天线，能够获得很好的性能，但是天线的结构较单输入单输出会变得复杂，同时还要解决不同单元之间的耦合作用。(3)设计具有陷波功能的天线。在超宽带的工作频段内还存在其他窄带信号，为了保证各自系统的正常工作，需要抑制干扰。liu 等通过在地板加入空的十字交叉谐振器，如图 4 所示，实现了三陷波特性，有效抑制了窄带信号的干扰。此外wang等也利用相应的技术手段实现了三陷波超宽带天线。aghdam通过在贴片的 π 形槽中加入一个变容二极管可以调节陷波中心的位置，电容从 0.63 pf增加到 2.67 pf 时，陷波中心频率从 2.7 ghz 增加到7.1 ghz。choi 等设计了一款超宽带天线，通过加入 sir（step impedance resonator）能够实现 5 ghz处的陷波和另一个位置可调的陷波。(4)采用新型的馈线。ellis 等利用一种类似扳手形状的新型的馈线实现了单向单极子平面超宽带天线，这避免了因加入反射器使天线尺寸变大难以用于实际以及因改变接地板结构而影响天线的阻抗带宽和辐射特性。cai 等采用新型的双馈线结构，通过在馈线加入两个方形槽结构实现三陷波。这两款天线的设计思想是单极子-偶极子对应性质，并且第二款天线还用到了平衡对称接地板结构等效性质。在这两篇文献中，采用新型的馈线仅仅是采用了共分结构，其所引申出的双馈线实际上可以看作是贴片结构，因此，新型馈线与普通馈线并无本质区别。

2. 研究的基本内容

本课题主要设计一个能够实现单限波，双陷波，多陷波的超宽带天线，大致可分为以下几步（1）首先通过在天线辐射贴片开不同的缝隙以达到单双多陷波的转换（2）然后通过仿真软件对各个陷波的参数进行记录分析，并对天线进行优化（3）接着进行实物测量，此过程需在实验室进行（4）然后对第二步得出的参数于实物测量结果进行分析比对（5）最后进行总结分析得出天线的陷波原理

3. 实施方案、进度安排及预期效果

前期准备：查阅资料，学习、熟悉相关理论和技术，论证系统的总体方案以及系统各部分的具体实现方法，确定出最佳方案；任务书。一：开题报告的撰写，开题，译文； 二：方案确定，认真的学习仿真软件的使用，分析天线的陷波原理。三：熟悉仿真软件的使用能够熟练运用软件进行仿真 四：利用仿真软件对天线设计进行优化以及参数记录 五：进行实物测量，并测量参数 六：将仿真结果于实物测量结果进行比较 七：整理材料，撰写论文准备答辩。 本次超宽带天线设计实验实现如下要求：首先通过在天线辐射贴片上开不同缝隙结构的方法实现单陷波、双陷波和多陷波功能的超宽带天线。然后通过仿真软件的仿真于实物测量的结果进行对比得出超宽带天线的陷波原理

4. 参考文献

[1]李振亚,竺小松,张建华.具有双陷波特性的小型vivaldi超宽带天线[j].系统工程与电子技术,2018,40(09):1911-1916

[2]共面波导馈电的宽带天线设计 张佳亮,雷振亚,谢拥军, 杨可,文睿1;1001-893x( 2011) 08-0125-05

[3]基于测试数据的室内超宽带信道建模研究 adam mohamed ahmed abdo, 李亦天，赵雄文：1672-9242(2017)07-0050-06