一种基于DMS技术的UWB平面单极子天线设计

文中通过采用有损微带结构(DMS)和斜角处理两种技术，来展宽平面单极子天线的频带带宽，主要的做法是通过拉低低频端的频率和增加高频端的频率来实现天线频带的展宽。以此设计的新型超宽带平面单极天线，该天线在2～12 GHz内反射系数均 本文探讨了一种基于DMS（Damageable Microstrip Structure）技术的超宽带（UWB）平面单极子天线设计，旨在拓宽天线的频带带宽。平面单极子天线因其小型化、易于集成等优点，在无线通信系统中广泛应用。然而，传统的平面单极子天线通常具有有限的频带宽度，限制了其在超宽带通信中的性能。 设计中，作者采用两种关键技术：DMS技术和斜角处理。DMS技术通过改变微带馈线的形态，降低了低频段的频率，同时保持天线的增益和辐射方向图基本不变。这种变形的馈线结构作为辐射贴片的一部分，起到了缝隙辐射的作用，拉低了天线的低频端频率。另一方面，地板上的斜角处理在辐射贴片馈源端平滑过渡，减少了高频段的不连续性，增加了高频段的可用频率。这种设计提高了天线的阻抗匹配，减少了不必要的反射损耗，增强了远场辐射效率。 文章指出，天线的介质基板选用RT Duroid 5880材料，具有介电常数2.17和1.27 mm的厚度。辐射贴片的尺寸经过优化，长约29.5 mm，宽约32 mm，而地板长约25 mm。为了实现陷波特性，还在辐射贴片上设计了L形槽，其长度约为所需抑制频率对应波长的八分之一。这使得天线在特定频率附近产生阻抗失配，形成陷波，有助于滤除不需要的信号。 仿真结果表明，该天线在2～12 GHz的频段内反射系数小于1，VSWR（电压驻波比）在大部分频率范围内低于2，证明了良好的阻抗匹配。L形槽成功地在4.9～5 GHz范围内产生了陷波，有效地抑制了这一频段的信号。天线在2.2 GHz和10 GHz两个频点的辐射方向图接近全向椭圆，增益分别达到4.09 dB和6.13 dB，显示了良好的辐射性能。 通过结合DMS技术和斜角处理，设计出的UWB平面单极子天线成功地拓宽了频带带宽，提升了低频端的辐射效率，并实现了陷波功能。这种天线设计简单，适用于网络通信和其他超宽带应用，对于提高无线通信系统的性能具有重要意义。