文档介绍：摘要
摘要
在脉冲超宽带穿墙检测与定位当中,要求天线在水平面内具有宽波束以达到
对房屋内部区域的有效覆盖;同时为了减小其他路径辐射的电磁波产生的干扰,
希望天线在垂直面内具有窄波束,并且后向的辐射也要求很小。由于天线方向图
在宽带内的畸变通常比较大,因此保持辐射方向图的稳定性也是超宽带天线设计
的一个难点。
本文提出了在蝶形缝隙天线后附加反射结构来实现宽波束单向辐射的方法。
分别设计了附加反射板和附加反射腔的蝶形缝隙超宽带宽波束天线。
在附加反射板的蝶形缝隙超宽带宽波束天线设计中,通过调整反射板的关键
参数实现了单向超宽带宽波束辐射特性。仿真和实测结果表明该天线实现了在
96%的相对带宽内具有 H 面 120o 以上的波束宽度,E 面内的波束宽度在 50o 以下。
在整个工作频带内方向图畸变较小。
在附加反射腔的蝶形缝隙超宽带宽波束天线的设计中,采用了渐变过渡的馈
电结构、改变馈电敏感处和蝶形末端处的形状等方法,实现了在 ~
的工作带宽内具有 E 面 120o~170o 的波束宽度,H 面的波束宽度在 65o 以下。其
体积与反射板蝶形缝隙天线相比减小了 56%。
蝶形缝隙两端的电场分布比较弱,采用裁剪的方法可以进一步减小天线尺寸
而保持天线性能不造成大的影响。仿真和测试结果表明,裁剪后的天线在 1GHz~
2GHz 的工作带宽内保持了 E 面 115o~145o 宽波束辐射,H 面的波束宽度在 50o 以
下,其体积又减小了 25%。
本文所设计、制作的超宽带天线均可以实现宽波束特性,满足脉冲超宽带穿
墙检测与定位系统的要求。其中,反射腔蝶形缝隙宽波束天线由于采取了封闭的
腔体的结构,使得天线性能不容易受到邻近物体的干扰,便于装配,而且天线的
尺寸相对于反射板蝶形缝隙天线要小很多,更适合用于实际的系统中。

关键词:方向性超宽带天线宽波束宽带宽波束反射板反射腔
I
ABSTRACT
ABSTRACT
Wide beam width in horizon plane would be expected in antenna design for
IR-UWB through-the-wall detection to cover most area of the room. At the
meanwhile narrow beam width in vertical plane and little radiation in backward would
also be expected, which would be useful to reduce the distortion caused by other paths.
The radiation pattern could be distorted seriously in wide band, thus how to keep the
radiation pattern stable is a challenge in UWB antenna design.
A method to realize wide beam in ultra wide band by introducing a reflect
structure is proposed in this paper. Bowtie wide beam antennas with reflector and
cavity are designed respectively.
In the bowtie wide beam antenna with reflector, the critical parameters of the
reflector are adjusted to realize wide beam in wide band. The simulated and measured
results show that the beam width of the antenna is above 120o in H plane while below
50o in E plane in 90% bandwidth. The distortion is weak within the operation band.
By means of changing the fed structure gradually and the shape of bowtie slot
terminal