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针对双阶梯下切角平面单极天线的超宽带(UWB)频谱在煤矿井下环境中的畸变，给出畸变频段的分布及其恶化程度。在此基础上，提出了一种基于UWB的天线结构优化方案，并以山西关底煤矿的井下结构为模型对优化方案进行分析。仿真结果表明三阶梯下切角平面单极天线修正了原有的畸变频段，实现了在井下环境中对UWB频谱的全覆盖；同时，可以有效地改进畸变频段的辐射方向性。