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自2002年美国联邦通信委员会把3.1GHz-10.6GHz频段分配给商用UWB通信系统以来,UWB无线技术以其高传输率、低发射功率、抗干扰能力强等优点在短距高速无线通信中发挥巨大的作用。基于UWB通信技术的优点,研究设计符合要求的UWB天线成为通信界近几年的热点问题和研究方向之一。UWB天线设计面临的难题主要表现在以下几个方面:辐射单元小型化、低相关UWB分集天线、陷波特性天线。本文针对这三方面分别设计了适用于UWB移动通信系统的多款超宽带天线,文中所有仿真数据均采用电磁仿真软件Ansoft HFSS 15.0,实测数据均采用Agilent N5230 20GHz网络分析仪。本文的具体研究下面给出。考虑到微波电路的集成化需求,天线小型化成为UWB天线设计的重要指标之一。因此,本文首先提出了两种实现天线小型化的方法,一种是利用在地板上加载非对称枝节的方法,一种采用非对称共面带线ACS结构对原型天线裁半的方法。设计两款结构简单尺寸紧凑的UWB天线A1和A2,其中A2是A1非对称切半得到,通过优化地板枝节结构和微带馈电线宽度来调节因切半引起的阻抗不匹配,A2天线整体尺寸比A1缩减了45%。实测结果表明,天线的回波损耗和电压驻波比与仿真数据吻合,均能在实现小型化的同时获得良好UWB性能。由于UWB系统传输功率低,更容易受到多径衰落的影响。为了解决这一问题,MIMO技术被引入到UWB天线设计中,在改善链路质量的同时提升信道容量。UWB-MIMO天线设计一大难点是如何在有限空间内降低天线单元之间相关性。针对这一难点,在先前设计两款小型化UWB天线单元的基础上,设计了三款隔离度高相关性低的UWB-MIMO天线MA1、MA2和MA3,其中MA1通过正交放置天线单元来获得高隔离度;MA2和MA3通过在天线间添加解耦合结构:枝节和地板开缝有效实现低相关性,并进一步对实现解耦结构的参数分析优化。实测结果表明,所设计三款UWB-MIMO天线的实测与仿真数据吻合,能够很好在3.1GHz-10.6GHz频段内实现回波损耗S11(或S22)<-10d B、隔离度S12(或S21)<-15dB,而三款天线两个辐射单元间的相关系数在整个UWB频段内0.15ECC?(27),尺寸小且相关性低适合手持设备。在非对称共面带线馈电UWB天线A2基础上,通过添加C形和L形陷波结构的金属条带,设计一款具有双陷波特性UWB天线,分别滤除WiMAX(3.3GHz–3.7 GHz)和WLAN(5.15GHz–5.825 GHz)频段,并对陷波结构优化,通过仿真验证所设计的天线具有良好的带内反射特性。