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2002年美国联邦通信协会(FCC)批准将3.1-10.6 GHz频段商用,超宽带(UWB)系统的设计和应用成为了无线通讯领域激烈竞争的焦点。频率范围在3.1-10.6 GHz的超宽带天线作为超宽带系统的重要组成部分,成为近年来学术界和工业界研究的热点。超宽带天线设计的挑战主要包括在超宽频带(3.1-10.6GHz)内阻抗匹配、具有稳定的增益和良好的辐射方向特性,并且要求天线小型化以及制造成本低。
在超宽带系统指定的频段内覆盖了一些窄带系统的频段,比如5-6 GHz的无线局域网(WLAN)和3.1-3.6 GH的全球微波接入互操作性系统(WiMAX)等。为了抑制超宽带系统与窄带系统间潜在的干扰,一种简单而有效的方法就是使超宽带天线在WLAN和WiMAX的频段内表现双陷波特性。
为了讨论陷波超宽带天线的阻带滤波特性,以及实现脉冲发生电路与超宽带天线的协同仿真,需要研究分析陷波超宽带的等效电路模型。
对于大多数超宽带天线而言,天线的增益相对较小,一直以来,提高超宽带天线的增益就是超宽带天线研究领域的一个难点。为了解决这个问题,设计了超宽带天线阵列,超宽带天线阵列不仅能保持超宽带特性,还具有高增益,是解决超宽带天线增益小的一终有效的方式。
在设计超宽带天线和超宽带天线阵列的时候,仅仅借助传统的频域参数,比如回波损耗、方向图、增益等来评估超宽带天线及其阵列特性是不够的。对于短距离、高速、低耗的超宽带通信而言,考察超宽带信号在发射、传输和接收过程中的波形失真是很重要的。也就是说,除了频域特性,时域特性也是评价超宽带天线特性的重要标准。毕竟,时域脉冲通信被认为是超宽带天线的主要应用,借助两个重要的参数一相关系数和脉冲宽度拉伸比来评估超宽带天线的时域特性。