1 引言
　　自從2002年2月美國聯邦通信委員會（FCC）將3.1-10.6GHz頻段劃歸超寬帶（UWB）的民用頻段，UWB無線通信系統的設計和應用便成為了無線通信領域激烈競爭的焦點。作為超寬帶系統的重要組成部分，超寬帶天線的設計也成為了科學界和工程界的熱門研究課題。與以往的天線設計要求相比，UWB通信系統不僅要求天線具有很小的體積、較寬的帶寬、一定的輻射效率和全向輻射特性，還要具備較好的脈沖信號保真度。
　　近年來已經有許多各種各樣的UWB天線相繼被提出。雖然這些天線具有較大的阻抗帶寬和良好的輻射方向圖，但是尺寸大部分都比較大，難于制造并與射頻前端集成。因此，小型UWB 天線設計成為近年來實驗研究的一大熱點。現有的大部分平面超寬帶天線尺寸一般介于25x25 mm2至40x50 mm2之間，也有尺寸大小為18x30 mm2的超寬帶天線被提出，但是很少能有尺寸更小的超寬帶天線，特別是共面波導饋電類超寬帶天線。前段時間有一個尺寸僅為11x30 mm2的超寬帶天線被提出，但其-10 dB阻抗帶寬僅為3.1-4.8 GHz。
　　本文提出的小型超寬帶天線尺寸僅為13x30x1.6 mm3，而且天線與地板在介質板的同一層，易于加工并與射頻電路集成。盡管尺寸很小，但是在3.1-10.6 GHz內該天線仍然滿足VSWR 《 2，具有良好的寬帶阻抗匹配特性。該天線的H面方向圖在低頻時是全向的，隨著頻率的增加，全向性有一定的惡化，但仍然是接近全向的。由于尺寸太小，所以天線的增益較小，這對于應用于短距通信（小于10米）影響不大。所以該天線非常適用于小型超寬帶系統，特別是手持超寬帶系統的使用。
　　2 天線設計
　　本文提出的小型共面波導饋電超寬帶天線結構如圖1所示，天線的平面尺寸為LxW =13x30 mm2。其主要輻射單元是一個不對稱且不規則的金屬片，通過在一個兩端不規則切角矩形片的一端開槽，再在該槽右端附加一條L形的金屬帶，從而實現延長電流路徑的目的。共面波導傳輸線具有50om的特性阻抗，寬度為L1= 4 mm，與地板之間的間隔為g=0.5 mm。該傳輸線的長度僅有W9=6 mm。地板是由傳輸線兩端的兩條相同的經過折疊彎曲后的窄金屬帶組成的。靠近饋線與天線的連接處的地板各切去了一個1x1mm的三角形，以此來實現更好的阻抗匹配。該天線被印制在相對介電常數為er=4.4，厚度為h=1.6 mm的FR4介質板的同一側。這種共面結構容易加工與集成，成本低廉，且與射頻電路之間的影響很小。天線的各個參數是通過使用Ansoft公司的HFSS軟件仿真優化的結果，最優的結果為：L=30 mm， W=13 mm， L1=4 mm， L2=2.5 mm， L3=3 mm， L4=5 mm， L5=1 mm， L6=7 mm， L7=1.5 mm， L8=4.8 mm， L9=10 mm， L10=22.7 mm， W1=3 mm， W2=6.1 mm， W3=3 mm， W4=2 mm， W5=1 mm， W6=5.8 mm， W7=1 mm， W8=1 mm， W9=6 mm， g=0.5 mm， h=1.6mm， L_slot=4 mm， W_slot=0.5 mm。天線的實物照片如圖2所示。