Vivaldi基于CST的超宽带微带天线设计(8)
天线增益和方向图有密切关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益就越高。增益是用来衡量天线向一个特定方向收发信号的能力。
（7）极化
天线的极化特性反应了天线在最大辐射方向上的电场的空间取向，是在最大辐射方向上电场矢量的运动轨迹。根据电场矢量极化形式，可以划分为三种极化方式：线极化、圆极化和椭圆极化；圆极化和线极化是椭圆极化的特殊情况；线极化又可分为水平极化和垂直极化；圆极化可分为左旋圆极化和右旋圆极化。天线不能接收与其正交方向上的极化分量，线极化天线不能够接收与极化方向垂直的线极化波；圆极化不能够接收与其旋转方向相反的圆极化分量。
（8）带宽
天线的带宽定义为当频率改变时，天线的电参数能保持在规定的技术要求范围内，此时对应的频率变化范围称为天线的频带宽度，简称为带宽。天线的频带宽度常常使用绝对带宽和相对带宽来表示。
绝对带宽的定义是天线的上限频率与下限频率的差值
（4.11）
式中， 是天线的绝对带宽， 是天线上限频率， 是天线的下限频率。
相对带宽的定义是天线的绝对带宽与中心频率的比值
（4.12）
式中， 是天线的相对带宽， 是天线的中心频率。
超宽带天线中的频带宽度指的是其主要电气指标如驻波比、增益、主瓣副瓣大小、极化特性、辐射方向图等均满足所要求的频率范围，各个参数的带宽有各自的定义名称，如阻抗带宽、方向图带宽、增益带宽、极化带宽等。
4.1.2 超宽带天线设计的难点
在UWB天线的设计过程中，所有常规性能如驻波比、增益、方向图等都要考虑，但是超宽带天线与传统的窄带天线有着本质的不同[ ]，因此带来了独特的要求和挑战。
超宽带天线的工作带宽很大，而目前的天线理论主要针对窄带天线，超宽带方面的理论知识较少。超宽带系统要求低功耗，发射功率低，那么天线如何把能量有效发射出去是个难题。由于目前UWB技术的外部设备体积越来越小，超宽带天线作为超宽带系统的一部分，也需朝着小型化、轻型化方向发展[ ]，使之更好地与系统集成。因此在设计中除了满足性能之外，还要向着平面化、小型化的方向发展。传统的宽带天线多为三文的，尺寸较大，体积笨重，使用时通常需要大的接地面，所以限制了其在小型测距和通信系统中的使用。少数平面的超宽带天线，馈电网络的超宽带实现方面还不足，需要改善。而且不同调制体制的超宽带系统，对天线的指标要求也是不一样的。如何在已有的资源的基础上，拓宽设计思路，设计出性能好、平面化、小尺寸的超宽带天线，是目前亟待解决的难题[ ]。
4.1.3扩展天线带宽的方法
宽带天线是在窄带天线的基础上发展起来，难点就在于如何扩展天线的带宽。常见的方法有加载，宽带匹配网络和渐变结构[ , , ]。
从频域来讲，要扩展天线的工作频带宽度，可以采用多个频率比较接近的谐振点。若当前窄带天线的频点为 ，那么可以通过各种加载方法，比如贴片加载、销钉加载、缝隙和槽的加载、短截线的加载等等，来增加频点 。通过调节这些加载物的尺寸、位置、数目，使 接近 ，只要 和 的相对位置处理恰当，就可以增大带宽，如图4.1.3.1所示。这种方法是在现有天线的基础上加以改善以增加带宽，思路清晰，但是设计过程繁琐，需要不断地调试，比较依赖经验，而且带宽增加的比较小。
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