分齒蝶形超寬頻天線

分齒蝶形超寬頻天線在294～488 mhz駐波比小於2，其-10 db頻寬194 mhz，相對頻寬達49．6%。 超寬頻(ultrawide-band)信號是指-10 db相對頻寬大於20%或者絕對頻寬大於500 mhz的無線電信號。基於該類信號的超寬頻技術，目前已套用於短距離高速無線通信、穿障探測、探地雷達、災難搜救、非接觸醫療檢測、汽車防撞等領域。

基本情況

超寬頻天線作為信號的收發裝置，直接影響系統的性能。目前常用的超寬頻天線形式主要包括tem喇叭天線、雙錐天線、對數周期天線、螺旋天線、vivaldi天線和蝶形天線等。其中平面結構的蝶形天線(也稱領結形天線)，由立體的雙錐形天線演化而來，具有結構簡單、便於設計安裝、利於低頻輻射等優點，已套用在超寬頻通信與探測領域。 　為改善天線寬頻性能，目前基於基本蝶形發展出了多種衍生結構。如雙蝶形結構、電容載入的條帶狀結構等。其中荷蘭delft大學的a.a. lestari與莫斯科航空學院immoreev，i．ya均提到了不同形式的分齒蝶形天線結構，但對於分齒帶來的性能影響，未查閱到具體研究報導。本文以9齒蝶形為例，通過建模仿真，分析了輻射狀分齒的蝶形天線，並研究了不同分齒位置下天線駐波比的變化。研究發現該種結構可以在保證一定頻段內天線性能的同時，減輕天線重量。相對於基本蝶形天線，分齒結構會使天線輸入vswr在中間頻段產生抖動，且抖動頻段直接與分齒位置相關。

性能

對於本天線，影響其性能的參數主要包括蝶形張角大小、長寬大小、分齒位置等。可由文獻知，蝶形天線張角為90°時相對其他角度，輸入阻抗隨頻率變化更為平坦，具有更好的寬頻特性，因此設計天線長寬尺寸相等(a=b)，張角為直角。通過仿真發現，天線在尺寸的等比例放大的情況下，輸入端駐波比波形基本保持不變，曲線整體向低頻段移動。因此可以在確定天線結構後針對所需頻段進行尺寸的等比例調整。同時，針對1 ghz以下的頻段範圍，分齒位置的變化時，天線輸入端駐波比波形變化明顯，而其他參數變化的影響有限。據此，確定分齒比例p為關鍵仿真參數。以下通過分齒天線與普通蝶形天線的對比，及不同分齒比例下天線性能的變化進行分析。

分齒位置

針對分齒蝶形天線，在上述基本參數的基礎上(即a=b=200 mm，d=10 mm，n=9，e=a/17)，改變分齒比例，研究分齒位置對天線性能的影響。經過多組仿真，選取具有代表性的三條曲線(p=2，3，8)，如圖3所示。對比不同分齒比例的駐波比曲線，可以發現抖動出現的波段與分齒比例p直接相關。當p增大時(即分齒位置向饋電端靠近時)，抖動部分向低頻段移動，並且抖動幅度逐漸變小。其相對原普通蝶形天線重量分別減少35．3%，41．8%和46．3%，重量減輕比率逐漸增加。

天線仿真

在相同尺寸下，分齒蝶形天線與普通蝶形天線的駐波比隨頻率變化趨勢相同。在一定頻段，分齒結構會使天線vswr曲線產生部分頻段的抖動。其次，仿真得出分齒比例p是影響天線性能的關鍵參數。隨著分齒比例變小(分齒位置靠近饋電端)，分齒天線vswr抖動幅度變小、抖動頻段向低頻範圍移動，而在其他頻段，分齒蝶形天線與普通碟型天線性能基本一致。因而該類分齒蝶形天線與普通蝶形天線相比，可在保證一定頻段駐波比性能指標的同時，減輕天線重量。針對300～480 mhz的頻段要求，設計試製了一款分齒蝶形天線。實測顯示，天線在294．o～488．6 mhz的頻率範圍內，天線饋電端vswr<2，波形平坦。其-10 db頻寬達194 mhz，相對頻寬49.6%，帶內vswr波形平坦，符合超寬頻天線的要求，並且相對同尺寸普通蝶形天線理論重量減輕比率達41．8%，滿足了設計需要。