传输线理论射频电路与天线褚庆昕

射频电路与天线实验课程名称：射频电路与天线实验英文名称：Experiment of Radio Frequency Circuits and Antennas学分：1课程总学时：32 实验学时：32 （其中，上机学时：0 ）课程性质：□必修☑选修是否独立设课：☑是□否课程类别：□基础实验☑专业基础实验□专业领域实验含有综合性、设计性实验：☑是□否面向专业：信息工程、电子科学与技术（物理电子学）、电子科学与技术(微电子技术) 、集成电路设计与系统集成、电类联合班先修课程：电磁场与电磁波、射频电路与天线大纲编制人：褚庆昕王云一、教学信息教学的目标与任务：通过实验教学了解射频系统的基本构成，熟悉射频与微波元器件的工作原理，掌握典型射频电路的设计、测量以及调试方法，掌握典型射频测量仪器的使用方法。

通过实验，熟练掌握传输线理论和射频电路基本理论，为开发和设计射频电路打下基础。

教学基本要求：正确理解实验原理和实验方案，熟练使用频谱分析仪等射频测量设备，掌握传输线、功分器、耦合器、滤波器、放大器、天线等简单射频模块的指标参数测量方法。

考核方式：预习、考勤、实验纪律、操作占30% ，实验报告占70% 。

选作综合实验适当加分。

二、教学资源实验指导书与参考书[1]褚庆昕、王云等著，《射频电路与天线实验指导书》，华南理工大学，.2007。

[2]李绪益著，《微波技术与微波电路》，广州：华南理工大学出版社，2007.3。

多媒体教学资源（课程网站、课件等资料）三、实验内容与学时安排说明：1. 实验方式：“实物实验”指让学生调试仪器设备、拆卸安装、加工、分析测试等实际操作形式做的实验；。

Research Institute of Antennas & RF Techniques射频电路与天线（一）RF Circuits & Antennas第4讲Smith圆图褚庆昕华南理工大学电子与信息学院天线与射频技术研究所TEL: 22236201-601Email:qxchu@yyResearch Institute of Antennas & RF Techniques So u thC h i n a U n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y今天，计算机计算已变得非常容易，精度远远高于作图法。

但是，并不能说作图法就无用了，更不能说圆图就可以淘汰了，因为圆图不仅可以简化计算，更重要的是可以提供清晰的几何概念和物理意义。

Smith圆图已成为分析和设计RF/MW电路的常用工具，许多设计软件和测量仪器都使用Smith圆图。

y4.1.1 反射系数圆与相位射线yl平面内（实部为横坐标，虚部为竖坐标）y ()1l Γ=≤常数φ＝常数Γ平面2βl Γ( l )lyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesS o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ()l φ0.1l α=y归一化阻抗圆yyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesS o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g yr圆开路点短路点匹配点Research Institute of Antennas & RF TechniquesSo ut h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g yx 圆Smith阻抗圆图yySmith阻抗圆图Research Institute of Antennas & RF TechniquesySmith 导纳圆图1.yResearch Institute of Antennas & RF TechniquesSo u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y但要注意，同时要做下列变换：¾开路点和短路点互换。

第10讲 等效原理与感应定理10.1 等效原理电磁场问题的解是由方程和边界条件决定的。

也就是说，如果保持区域中的源分布、媒质分布以及区域边界上的边界条件不变，则场分布不变。

这些便是电磁场等效原理的基础。

唯一性定理告诉我们，只要知道了所规定区域v 中的源、媒质及包围该区域的闭合曲面s 上的切向电场或切向磁场则该区域中的场唯一确定。

这里并未提及区域v 外的源和媒质的分布情况。

事实上，区域v 外的源对区域v 内的场的贡献已包含在曲面s 上的切向电场或切向磁场中。

区域v 外不同分布的源只要在闭合曲面s 上产生相同的切向场，在区域v 内产生的场也相同。

等效的概念是这样表述的：在区域v 外具有不同源分布和媒质分布，而在区域v 内源分布和媒质分布相同的一些电磁场问题如果在区域v 内具有相同的场分布，则对区域v 内而言这些电磁场问题是等效的。

考虑如图10-1(a) 所示的场问题。

(a) (b)图10-1 等效原理 (a) 原问题(b) 等效问题曲面s 将区域分成两部分v 1和v 2。

原问题在s 上满足() ()n H H nE E a a a a ⨯-=⨯-=⎧⎨⎪⎩⎪ 00 （10-1） 即在s 上不存在源。

将（10-1）写为n H nH n E nE a a a a ⨯=⨯⨯=⨯⎧⎨⎪⎩⎪ （10-2） 虽然在数学上（10-2）只是（10-1）变化而来的恒等式，似乎很无聊，但反映的物理内含是不同的。

（10-1）表示的是区域v 1和v 2的交界面边界条件，而（10-2）表示的是包围区域v 1或v 2的闭合曲面的切向场边界条件。

sM J1Ja a H E, 2v 1M2Jnˆ 2Ms1va a H E ,b b H E ,2vs J J nˆ 2Ms1va a H E ,2J如果人为地令区域v 1中场为 E b 、H b ，而v 2中源、媒质和场分布保持不变，如图10-1(b) 所示。

设在曲面s 上() ()n H H J nE E M a b sa b s ⨯-=⨯-=-⎧⎨⎪⎩⎪ （10-3） 式中， J s 和M s 分别表示在曲面s 上区域v 1和v 2中的切向磁场和电场的差值。

射频电路一、教学信息课程的性质：《射频电路》课程是电子与通信工程等专业的一门重要的专业课。

其任务是学习射频信号的产生、传输、变换、检测、测量技术及电磁波的辐射与接收。

《射频电路》主要讲述射频电路的内容。

课程的目的与教学基本要求：课程的目的是通过这门课程的学习，学生可以掌握射频电路与天线的基本原理，并具备分析能力与初步的设计能力，为无线通信、光纤通信、移动通信等课程提供技术基础。

通过这门课的学习，要求学生熟练掌握传输线理论，了解波导和谐振腔的基本知识，掌握微波网络理论，了解各种射频电路的工作原理，掌握天线的辐射原理和天线的基本参数，了解各种线天线和面状天线的工作原理。

考核方式：总分数100分，平时作业考勤占总分数30% ，期末闭卷考试占总分数70%。

二、教学资源教材[1]李绪益著，《微波技术与微波电路》，广州：华南理工大学出版社，2007.3。

[2]褚庆昕著，《射频电路与天线》（讲义），2008。

三、教学内容、要求与学时分配按各章节列出主要内容，注明课程教学的难点和重点，对学生掌握知识的要求，以及学时的分配1 第一部分、传输线理论（1）传输线的纵向问题-传输线理论（8学时）主要内容：传输线方程及其解、无耗传输线上的行波与驻波、驻波比、反射系数、不同负载时无耗传输的工作状态、圆图及其应用。

基本要求：理解长线的概念，理解传输线方程及其解的意义，熟练掌握传播常数、特性阻抗、反射系数、驻波比的物理意义，熟练掌握无耗传输线上反射系数、驻波比、输入阻抗的特点与相互关系，掌握不同负载时无耗传输线的工作状态，掌握阻抗圆图和导纳圆图的构成，熟练应用传输线理论解决传输线问题，熟练应用圆图求解传输线问题。

重点：无耗传输线上反射系数、驻波比、输入阻抗的意义、特点和相互关系，无耗传输线问题的求解，圆图计算。

（2）传输线的横向问题（8学时）主要内容：传输线横向问题与纵向问题的分解，几种常用传输线的横向问题分析方法和特征参数公式，包括矩形波导、圆波导、同轴线、带状线、微带线等。

第Research Institute of Antennas & RF TechniquesSchool of Electronic & Information Engineering第8讲内容yResearch Institute of Antennas & RF Techniques8.1 引言yResearch Institute of Antennas & RF Techniques8.2 考虑阻抗匹配的馈电方法yResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF Techniques8.3 巴伦yResearch Institute of Antennas & RF Techniquesu t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y Research Institute of Antennas & RF Techniques 同轴馈电由于有部分电流到同轴线的外表yResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesL是四分之一波长yResearch Institute of Antennas & RF Techniquesy Research Institute of Antennas & RF Techniques /4L RyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesS o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g yResearch Institute of Antennas & RF Techniques 宽带微带切割式巴伦：yResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesS o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g yResearch Institute of Antennas & RF Techniques 巴伦和变压器的结合yResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF Techniques。

射频电路课程名称：射频电路英文名称：Radio Frequency Circuits学分：3课程总学时：48课程性质：☑必修□选修是否独立设课：☑是□否课程类别：□基础课□专业基础课☑专业课面向专业：信息工程、电子科学与技术（物理电子学）、电子科学与技术(微电子技术) 、集成电路设计与系统集成先修课程：电磁场与电磁波一、教学信息课程的性质：《射频电路》课程是电子与通信工程等专业的一门重要的专业课。

其任务是学习射频信号的产生、传输、变换、检测、测量技术及电磁波的辐射与接收。

《射频电路》主要讲述射频电路的内容。

课程的目的与教学基本要求：课程的目的是通过这门课程的学习，学生可以掌握射频电路与天线的基本原理，并具备分析能力与初步的设计能力，为无线通信、光纤通信、移动通信等课程提供技术基础。

通过这门课的学习，要求学生熟练掌握传输线理论，了解波导和谐振腔的基本知识，掌握微波网络理论，了解各种射频电路的工作原理，掌握天线的辐射原理和天线的基本参数，了解各种线天线和面状天线的工作原理。

考核方式：总分数100分，平时作业考勤占总分数30% ，期末闭卷考试占总分数70%。

二、教学资源教材[1]李绪益著，《微波技术与微波电路》，广州：华南理工大学出版社，2007.3。

[2]褚庆昕著，《射频电路与天线》（讲义），2008。

多媒体教学资源（课程网站、课件等资料）教学课件，教学视频，精品课程网站http://202.38.193.234/rf1/。

三、教学内容、要求与学时分配按各章节列出主要内容，注明课程教学的难点和重点，对学生掌握知识的要求，以及学时的分配1 第一部分、传输线理论（1）传输线的纵向问题-传输线理论（8学时）主要内容：传输线方程及其解、无耗传输线上的行波与驻波、驻波比、反射系数、不同负载时无耗传输的工作状态、圆图及其应用。

基本要求：理解长线的概念，理解传输线方程及其解的意义，熟练掌握传播常数、特性阻抗、反射系数、驻波比的物理意义，熟练掌握无耗传输线上反射系数、驻波比、输入阻抗的特点与相互关系，掌握不同负载时无耗传输线的工作状态，掌握阻抗圆图和导纳圆图的构成，熟练应用传输线理论解决传输线问题，熟练应用圆图求解传输线问题。

一种小型的具有良好陷波特性的超宽带缝隙天线叶亮华,褚庆昕(华南理工大学电子与信息学院,广东广州510640) 摘　要:　为了有效地抑制超宽带通信系统与窄带通信系统之间潜在的干扰,提出了一种小型的带组合陷波结构的缝隙超宽带天线.该天线采用印刷电路板上的多边形缝隙作为辐射单元,由背面的T 形微带线馈电,天线的总尺寸仅为16mm ×25mm ×0.8mm .通过T 形微带上开的一C 形槽和地板上开的一矩形槽的组合陷波结构,产生阻带特性且阻带陡度更陡峭、带宽更宽,实现了良好的陷波功能.仿真和测试的结果表明,天线在超宽带系统3.1GHz ～10.6GHz 工作频段内的电压驻波比小于2,在5～6GHz 频率范围实现了良好的滤波特性,有效地阻隔了无线局域网系统对超宽带系统的影响.同时该天线在整个工作频段具有良好的全向辐射方向特性和稳定的增益.关键词:　超宽带天线;陷波特性;缝隙天线;小型天线中图分类号:　TN822 文献标识码:　A 文章编号:　0372-2112(2010)12-2862-05Improved Notch -Band Slot UWB Antenn a with Small SizeYE Liang -hua ,C HU Qing -xin(Sc hool of Elec tronic and Infor mation Enginee ring ,South China Unive rs ity of T echnol ogy ,G uangzhou ,Guangdong 510640,China )Abstract :　In order to minimize the potential interferences between the ultra -wideband sy stems and the narrowband communi -cation systems effectively ,a compact slot u ltra -wideband antenna with assembled band notched structure i s presented .A polygon slot o n a printed circuit board i s taken as the radiating element and is fed by a T -shaped stub .The overall size of the antenna is as small as 16mm ×25mm ×0.8mm .T he assembled band -notch structure formed by a C -shaped slit in the T -shaped stub and a rectangular slit embedded in the ground plane i s implemented to shape a much sharper ,wider ,and deeper notch -band .Simulated and measured results indicate that the propo sed antenna yields an voltage standing wave ratio (VSWR )of less than 2in the impedance bandwidth range of 3.1to 10.6GHz ,except the bandwidth of 5.0～6.0G Hz fo r band notch .Thus ,the negative effect of WLAN on ultra -wideband system is eliminated effetively .Omnidirectional radiation pattern and stable gain are obtained in the whole bandwidth range .Key words :　ultra -wideband antenna ;no tched characteristics ;slot antenna ;small antenna1　引言 自从美国联邦通信委员会(FCC )于2002年将3.1～10.6GHz 频段划归为超宽带(UWB )的民用使用频段[1]后,UWB 系统的设计和应用就引起了研究人员的广泛关注[2～4].超宽带天线作为超宽带系统的重要组成部分,成为近年来研究的热点.超宽带天线的主要设计要求包括在超宽频带(3.1～10.6GHz )内阻抗匹配、具有良好的全向辐射方向特性和稳定的增益,并要求天线小型化以及制造成本低.以往很多超宽带天线的尺寸往往较大,难以实现与小型UWB 系统的集成,因此,小型超宽带天线成为近年来实验研究的一大热点[5].超宽带系统的通信频段内覆盖了5.150～5.825GHz的无线局域网(WLAN )窄带系统频段,为了抑制超宽带系统与窄带系统间潜在的干扰,通常需要在超宽带系统内加入带阻滤波器滤除窄频带,但这不仅增大系统的复杂度,同时还增加了成本.一种简单而有效的方法就是在超宽带天线中引入陷波结构,使天线能在WL AN 窄带系统的频段内呈现较大的反射系数,实现滤波功能[6～9].由于宽缝隙天线具有阻抗带宽宽、结构简单、易加工、成本低和易与其他微波电路相集成等特性,研究人员广泛应用宽缝隙天线来设计UWB 天线[10～14].文献[10]中提出了一种矩形缝隙超宽带天线,利用宽缝隙天线的多频谐振特性,能产生超宽带特性,但该天线的尺寸较大,同时也没有引入陷波结构,不具备滤波功能.文收稿日期:2009-12-01;修回日期:2010-03-16基金项目:国家自然科学基金重点项目(No .U0635004);广东省自然科学基金资助项目(No .60571056)第12期2010年12月电 子 学 报ACTA ELECTRONICA SINICA Vol .38　No .12Dec .　2010献[11]中提出了一种带陷波结构的T 形微带馈电缝隙超宽带天线,文中提出了三种单陷波结构,即T 形馈电微带上开一半波长的细槽、开一对1/4波长的细槽,或在矩形缝隙中加了一对半波长的微带枝节,这些单陷波结构都能产生滤波功能.此外,在圆形缝隙上嵌入一圆弧形微带枝节[12],也能实现超宽带天线的滤波特性.但是,上面所述的陷波结构只能产生单个滤波频率点,阻带的陡度不陡峭且带宽较窄,使得天线的滤波效果较差,不能有效地消除UWB 系统与其他窄带系统之间潜在的干扰.与此同时,上述缝隙超宽带天线[10～12]的尺寸较大,难以实现与小型超宽带系统的集成.为此,本文提出了一种具有良好陷波特性的带组合陷波结构的多边形缝隙超宽带天线.通过引入多边形缝隙作为天线的辐射单元,可以更好地实现阻抗匹配,减小天线的尺寸,天线的总尺寸仅为16×25×0.8mm ,比大部分缝隙超宽带天线[10～14]的尺寸都小.T 形微带馈线上开的一C 形细缝与地板上开的一矩形细缝的组合陷波结构,能在阻带内产生两个滤波频率,这两个滤波频率耦合在一起使阻带陡度更陡峭且带宽更宽,从而实现良好的陷波功能.通过调整T 形微带上的C 形细缝和地板上矩形细缝的长度,可以改变天线的陷波频率.实验结果表明,文中提出的天线在3.1～10.6GHz 工作频段内的电压驻波比小于2,在5～6GHz 阻带频率范围内实现了良好的滤波特性,有效地阻隔了无线局域网系统对超宽带系统的影响.同时,该天线在整个工作频段具有良好的全向辐射方向特性和稳定的增益,因此,该天线是一种具有良好使用价值的超宽带天线.2　多边形缝隙超宽带天线的设计 多边形缝隙超宽带天线的结构和尺寸如图1所示,该天线印制在一块厚度为0.8mm 、相对介电常数为2.55的Neltec NY9255印刷电路基板上.天线由雕刻在地板上的多边形缝隙和背面T 形微带馈线组合而成,多边形缝隙和T 形微带都采用了渐变结构,结构渐变性使得天线从一个频率谐振模式平缓地过渡到另一个频率谐振模式,确保了在较宽的频带内获得良好的阻抗匹配[6～7].天线利用宽缝隙天线的多谐振特性产生超宽带工作频段;多边形缝隙具有较多的设计尺寸参数,与矩形、圆形或椭圆缝隙UWB 天线相比,多边形缝隙UWB 天线可调的尺寸参数更多,更容易实现阻抗匹配. 作为谐振型天线,可以通过调整多边形缝隙的尺寸参数来控制天线的最低谐振频率.多边形缝隙天线的最低谐振频率f 可以通过下面的等式得到:(1)其中L 为多边形缝隙的周长,c 为光速,εef f 为相对介电常数.根据上面的阐述,这种缝隙超宽带天线的设计步骤可以概括为如下所述.首先确定T 形微带馈线的宽度,使馈电微带的特征阻抗约为50Ψ;然后根据等式(1)确定多边形缝隙的初始尺寸,使其在低频(3～4GHz )辐射产生谐振频率;最后优化多边形缝隙和T 形微带枝节的设计参数,使天线在3.1～10.6GHz 频段内具有良好的阻抗匹配,满足设计要求. 根据上面所阐述的设计步骤,我们应用电磁仿真软件Ansoft HFSS 对天线进行初始化设计,获得天线的尺寸参数如图1所示,天线的总尺寸为16×25×0.8mm ,具有较小的体积和较低的剖面尺寸,有利于实现与小型超宽带系统的集成化设计.在天线的设计过程中,如果知道了天线的尺寸参数的变化对天线性能的影响规律,那么我们就可以快速有效地完成天线的设计.从上面的分析中可以看出多边形缝隙的设计参数对天线的性能影响较大,因此我们研究了缝隙尺寸的变化对天线输入阻抗匹配的影响.图2(a )所示的是天线的阻抗匹配随着参数L 1、W 12863第　12　期叶亮华:一种小型的具有良好陷波特性的超宽带缝隙天线的频率变化曲线,其他的参数与图1相同.从图2(a )中可以看出,随着L 1、W 1的增大,天线在3.1～10.6GHz 频段实现了更好的阻抗匹配;同样,随着L 2、W 2的增大,可以改善天线在超宽带频带3.1～10.6GHz 的阻抗匹配,如图2(b )所示.从上面的分析可见,缝隙的渐变结构有利于改善天线在整个超宽带频带内的阻抗匹配.3　陷波超宽带天线的设计 上面所述的缝隙超宽带天线没有引入陷波结构,不具备滤波功能,不能消除超宽带系统与窄带系统之间潜在的干扰.文献[11,12]中提出了多种带陷波结构的缝隙超宽带天线,但这些天线只能产生单个滤波频率点,阻带的陡度不陡峭且带宽较窄,滤波效果较差.为了改善天线的滤波性能,本文提出了一种带组合陷波结构的缝隙超宽带天线,如图3所示(陷波结构以外的尺寸与图1相同).由T 形微带馈线上开的一倒C 形细缝与天线地板上开的一开路矩形细缝组成天线的陷波结构,其中C 形细缝和矩形细缝谐振产生的带阻频率(f 1、f 2)分别由它们的总长度决定:f 1=c2L 11εre (2)f 2=c 4L 22εre(3)其中L 11、L 22分别为C 形细缝和矩形细缝的总长度,c 为光速,εre 为相对介电常数.根据等式(2)和(3)可以得出,当f 1与f 2的数值相差较大时,天线能形成两个阻带,实现双陷波特性;当f 1与f 2的数值相差不大且耦合在一起时,相当于一个二阶的带阻滤波器,使阻带陡度更陡峭且带宽更宽,从而实现了良好陷波功能. 我们研究了几种总长度不同的C 形缝隙与矩形缝隙的组合陷波结构对天线性能的影响,如图4所示.从图中可见,随着陷波结构总长度的减小,阻带频率向高处平移,这与等式(2)和(3)表达一致;从图中还可以看出,C 形缝隙与矩形缝隙产生的阻带频率耦合在一起,阻带的陡度更陡峭,天线的阻带在这三种情况下都有良好的滤波特性.为了比较带各陷波结构的缝隙超宽带天线的阻带特性,本文研究了各种陷波缝隙超宽带天线的阻抗匹配,如图5所示.从图中可见,组合陷波结构缝隙UWB 天线的阻带比各单陷波结构缝隙UWB 天线更陡峭,即组合陷波结构缝隙UWB 天线的滤波效果更好. 通过电磁仿真软件Ansoft HF SS 仿真,图6给出了缝隙U WB 天线的电流分布情况,在通带4GHz 和7GHz 处,电流主要聚集在多边形缝隙边沿,C 形缝隙和矩形缝隙附近的电流很小;而在阻带谐振频率5.42GHz 和5.75GHz 处,电流分别集中在C 形缝隙和矩形缝隙上,多边形缝隙上的电流很小,造成天线输入阻抗异常,天线在这两频率点附近产生较大的衰减和阻抗失配,形成陷波.4　实验结果 基于图3(L 3=10.6mm ,L 4=2.5mm )给出的带组合陷波结构多边形缝隙天线的尺寸,我们制作了天线的2864 电 子 学 报2010年样品,并使用了AgilentN5230A (10MHz ～50GHz )矢量网络分析仪对天线进行了测量.天线仿真和测试的回波损耗如图7所示,从图中可以看出,天线在5.03GHz ～6.06GHz 频段的阻抗失配,在其余的UWB 通信频段具有良好的阻抗匹配,表明天线在5GHz ～6GHz 频段内具有良好的滤波功能.天线回波损耗的测量结果和仿真结果基本吻合,两者存在的偏差主要是由同轴接头的焊接、天线尺寸的加工误差等因素造成的.各陷波结构的缝隙UWB 天线的电压驻波比如图8所示,从图中可见,组合陷波结构天线的阻带的陡度和带宽比单陷波结构的天线要大,由此可见本文提出的带组合陷波结构的缝隙天线比单陷波结构的U WB 天线具有更好的滤波特性. 图9给出了在3.5GHz 、6.5GHz 和9.5GHz 频率点上的E 面(x z 平面)和H 面(x y 平面)的辐射方向图.在H 面,天线辐射方向图不圆度最大仅为7.9dB ,具有比较好的全向性,可收发各个方向的信号;在E 面,天线方向图呈哑铃型,类似于偶极子天线的双向方向图.天线的增益如图10所示,天线在整个工作频段内具有比较平坦的增益特性,天线增益大约为3.5～5.6dBi .在5.4GHz 和5.7GHz 频率点附近,天线的增益显著下降至-4.5dBi 左右,抑制了WLAN 窄带系统的干扰.5　结论 本文提出了一种应用于超宽带系统的带组合陷波结构微带馈电多边形缝隙超宽带天线.通过引入组合陷波结构,阻带的陡度和带宽更大,使天线在5GHz ～6GHz 频段内具有良好的陷波特性,有效地抑制了WLAN 窄带系统对超宽带系统的干扰.该天线的结构简单、制造容易,成本低,而且这种天线具有较小的体积和较低的剖面尺寸,有利于实现与前端电路的集成化设计.同时该天线具有比较好的辐射方向特性,是一种性能较好、具有实用价值、能广泛应用于超宽带系统中的超宽带天线.参考文献:[1]Federal Communications Commission .First report and order[B /OL ].http :∥hraunfo ss .fcc .gov /edocs -public /attach -match /FCC -05-153A 1.pdf ,2005-09-23.[2]刘培国,刘克成,等.一种新型超宽带平面天线的FDT D分析[J ].电子学报,2000,28(6):86-88.LIU Pei -guo LIU Ke -cheng ,et al .FDT D analysis of an ultra -wide band planar antenna [J ].Acta Electronica Sinica ,2000,28(6):86-88.(in Chinese )[3]张文梅,陈雪,等.平面超宽带天线的设计与研究[J ].电波科学学报,2008,23(2):335-339.ZHANG Wen -mei ,CHEN Xue ,et al .Desig n of planar UWB antennas [J ].Chinese Journal of Radio Science ,2008,23(2):335-339.(in Chinese )[4]程勇,吕文俊,等.一种小型平面超宽带天线的设计与研究[J ].电波科学学报,2006,21(4):582-585.CHENG Yo ng ,L Wen -jun ,et al .Design and analy sis of a compact planar ultra -wideband antenna [J ].Chinese Jou rnal of Radio Science ,2006,21(4):582-585.(in Chinese )2865第　12　期叶亮华:一种小型的具有良好陷波特性的超宽带缝隙天线[5]Z A Zheng,Q X Chu.CPW-fed ultr a-wideband antenna withcompact size[J].Electron Lett,2009,45(12):593-594. 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第6讲微带元件与集中元件如今，微波集成电路在微波工程中已得到广泛应用，成为微波电路的主流。

微波集成电路的基本构成之一就是微带元件，因此，如何处理和利用微带不连续是设计微带电路的关键。

微带是半开放结构且由多层媒层(至少两层)构成，边界条件复杂，所以，理论分析与计算比较困难。

解析方法：保角变换法和波导模型法。

数值方法: 有限元法、有限差分法和矩量法等。

●保角变换法根据微带主模为准TEM模、横截面上场分布近似为静场的特性，利用复变函数的保角变换将微带变换成两侧为磁壁、上下为电壁的平板波导，然后求出微带的特征参数。

这种方法的缺点是无法处理高次模，因而很少用于分析微带不连续性。

●波导模型法将微带等效为波导，然后利用近似方法如变分法、模式匹配法等求解，这种方法在处理微带不连续上特别有效，但比保角变换法要复杂得多。

6.1微带的开路端微带的开路端并不是理想开路，因为在微带中心导带突然终断处，导带末端将出现剩余电荷，引起边缘电场效应。

微带开路端电场相对集中，可以等效为一电容。

由于一段短开路线可以等效为电容，所以微带的开路端可以用一段理想开路线等效，于是实际的开路端相比于理想开路线缩短了一小段，称为开路线缩短效应。

图6-1微带开路端及其等效电路C 开路⇔⇔一个常用的缩短长度l ∆的公式为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∆A ctg W A W A arcctg l e e λππλ22242 (6-1) 式中，e λ为微带波导波长，2ln 2πhA =，h W 、分别为微带导带宽度和基片厚度。

实践表明，在氧化铝陶瓷基片上，阻抗为Ω50左右的开路端，h l 33.0=∆是个很好的修正项。

6.2 微带阶梯当两根中心导带宽度不等的微带线相接时，在中心导带上就出现了阶梯。

研究微带阶梯常采用对偶波导法。

第一步，将微带线及其阶梯等效平板波导。

由于阶梯宽边处相当于开路端，所以当等效磁壁金属平板波导时应延长一小端l 。

在准TEM 模假设下，微带横向场为y E 和x H 。