超寬帶無(wú)線通信技術(shù)以其低功耗、高帶寬、低復(fù)雜度等優(yōu)點(diǎn)而倍受重視，使用蝶形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種新的平面超寬帶天線。 該天線由同軸饋電，天線的制作是通過(guò)在介質(zhì)基板上下面上分別印刷一個(gè)半圓形金屬，在上層刻蝕掉2個(gè)正方形圖案，下層刻蝕掉2個(gè)半圓形圖案實(shí)現(xiàn)。仿真和實(shí)物 實(shí)測(cè)結(jié)果都可以證實(shí)，天線的工作頻帶為3.1～10.6 GHz，有很好的全向輻射方向圖和良好的線性相位響應(yīng)。因此，該天線的特性能夠滿足超寬帶的要求，可用于無(wú)載波超寬帶無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
　　聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）分配了3.1～10.6 GHz的頻譜資源給超寬帶無(wú)線通信應(yīng)用，在學(xué)術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)引起了超寬帶（Ultra-Wide Band，UWB）天線的研究熱潮。與其他系統(tǒng)的天線相比，一個(gè)性能優(yōu)良的UWB超寬帶應(yīng)用天線，除了具有很寬的頻帶外，還要有近似全向的輻射方向圖和良 好的色散特性。
　　盡管一個(gè)傳統(tǒng)的單極子天線，例如橢圓形單極子天線，具有很好的超寬帶特性，但是在超寬帶系統(tǒng)中使用這樣的天線，非平面結(jié)構(gòu)是其主要的缺點(diǎn)。平面單極 子天線通常由微帶線或者各種形狀的波導(dǎo)（Coplanar Waveguide，CPW）饋電，這些饋電方式之所以如此受關(guān)注，是因?yàn)檫@些饋電方式適合于超寬帶應(yīng)用，具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：低剖面，重量輕和易于制 作。但是設(shè)計(jì)人員就必須更關(guān)注于饋電線的設(shè)計(jì)，這樣使得設(shè)計(jì)變得較為復(fù)雜。
　　文中提出了一種新型的平面超寬帶天線，使用了蝶形結(jié)構(gòu)，同軸饋電，設(shè)計(jì)過(guò)程非常簡(jiǎn)單，無(wú)需考慮饋電線。天線結(jié)構(gòu)是通過(guò)在介質(zhì)基板的2面分別印刷上一個(gè)半圓形金屬，在輻射面上刻蝕掉2個(gè)對(duì)稱的正方形和在接地面上刻蝕掉2個(gè)半圓形圖案實(shí)現(xiàn)的。
　　1 天線的設(shè)計(jì)
　　文中所提出的超寬帶天線由同軸饋電，饋電位置如圖1所示。天線制作在FR-4環(huán)氧樹脂介質(zhì)基板上，板層厚度為1.6 mm，相對(duì)介電常數(shù)εr=4.4，損耗正切tanδ=0.02。該天線的幾何結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖1所示。天線結(jié)構(gòu)的輻射面是在介質(zhì)板上層面印刷了一個(gè)半圓形金 屬平面，在半圓的兩邊對(duì)稱地刻蝕掉2個(gè)正方形平面，如圖1（a）所示：天線接地板同樣是在介質(zhì)板下層面印制了一個(gè)半圓形金屬平面，左右兩邊對(duì)稱地刻蝕掉了2個(gè)半圓形平面，如圖1（b）所示。天線最后的優(yōu)化參數(shù)為a=30 mm，b=4 mm和R=8 mm。
　　
　　圖2
　　2 仿真和測(cè)試結(jié)果
　　該天線的設(shè)計(jì)和分析是基于有限元算法的商用化軟件Ansoft HFSS11進(jìn)行的，并利用該軟件獲得了仿真結(jié)果。除此之外，作者還根據(jù)仿真模型制作了一款實(shí)物天線，如圖2所示。使用Agilent公司生產(chǎn)的E8363B矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)實(shí)物天線進(jìn)行了測(cè)量。
　　下面為了討論天線輻射片上切掉的兩個(gè)對(duì)稱的正方形面和接地面上切掉的兩個(gè)對(duì)稱的半圓形面的影響，利用仿真軟件分別對(duì)正方形面的邊長(zhǎng)b和半圓形面直徑R對(duì)于反射損耗的影響進(jìn)行了分析。