UWB天线是一种具有超宽频带特性的天线,其类型多样,以下从不同结构角度介绍常见的UWB天线类型:
平面天线类
- 微带天线:位于介质基板上方,下方是接地平面。工作原理是利用介质基板和上方的辐射贴片构成的谐振腔产生谐振,从而辐射电磁波。其优点是体积小、重量轻,便于安装和维护;缺点是带宽较窄,效率较低。贴片天线是微带天线的一种特例,辐射贴片通常呈平面形状,贴片的尺寸和形状决定了天线的谐振频率,常见形状有矩形、圆形和环形等,矩形贴片天线设计和分析方法相对成熟,广泛应用于个人移动通信、卫星通信、无线局域网络(WLAN)、蓝牙、全球定位系统(GPS)等场合,在智能手机中常被用作天线设计,以实现小型化和美观设计。
槽线天线:属于平面结构,易于小型化,可集成,有利于在便携通信设备中应用。
立体结构类(早期常见,部分仍有应用)
- 双锥天线:是早期的UWB天线结构之一,存在体积大、馈电难、辐射效率低等缺点,并且作为非频变天线存在色散效应,影响脉冲的性能,并不适合应用在窄脉冲调制的UWB定位系统。
- 扇形偶极子天线:同样属于早期的UWB天线结构,存在体积大、馈电难、辐射效率低等缺点,且存在色散效应,不适合窄脉冲调制的UWB定位系统。
- 喇叭天线:为早期UWB天线结构,有体积大、馈电难、辐射效率低等不足,非频变特性使其存在色散效应,影响脉冲性能,在窄脉冲调制的UWB定位系统中应用受限。
- 对数周期天线:是早期UWB天线结构,存在体积大、馈电难、辐射效率低等问题,其非频变特性带来的色散效应,不适合窄脉冲调制的UWB定位系统。
- 螺旋天线:属于早期UWB天线结构,存在体积大、馈电难、辐射效率低等缺点,且作为非频变天线存在色散效应,影响脉冲性能,不适合窄脉冲调制的UWB定位系统。
- 球形天线:早期UWB天线结构,有体积大、馈电难、辐射效率低等不足,其非频变特性产生的色散效应,不适合窄脉冲调制的UWB定位系统。
- 反射面天线:为早期UWB天线结构,存在体积大、馈电难、辐射效率低等缺点,非频变特性使其存在色散效应,影响脉冲性能,在窄脉冲调制的UWB定位系统中应用受限。
- 椭圆单极和偶极天线:属于早期UWB天线结构,存在体积大、馈电难、辐射效率低等问题,其非频变特性带来的色散效应,不适合窄脉冲调制的UWB定位系统。
其他结构类
- Vivaldi天线:是行波结构的UWB天线,众所周知且广泛使用,提供UWB定向辐射特性,但具有高剖面几何形状(辐射方向的大尺寸)。
- 蝴蝶结偶极子、双圆锥形偶极子和对数周期偶极子阵列:属于缩放结构类型的UWB天线。
- 自互补螺旋天线:属于自互补结构类型的UWB天线,小型、低剖面的UWB天线多采用自缩放结构、自互补结构或多谐振结构的天线,它们的辐射功能是全向的。
- 介电谐振器天线:属于UWB天线的一种结构类型。