挑戰(zhàn)尺寸極限 研究將UWB天線縮小2.5倍

　　緊湊天線通常采用被發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的1/4，但是，Virgina Tech大學(xué)的工程師們宣稱(chēng)，把UWB天線的尺寸縮短了2.5倍。

　　緊湊的UWB天線(CUA)具有彎曲的多單元形狀，它扭曲在一個(gè)球形內(nèi)部，球的直徑僅僅為被發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的1/10。

　　“我們需要了解如果構(gòu)建一種接近尺寸極限的UWB天線，而CUA發(fā)明已經(jīng)通過(guò)完全利用特殊大小的直徑實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，”Virginia Tech大學(xué)的工程教授Warren Stutzman表示。

　　CUA的形狀似乎沿著一個(gè)天線單元而延伸，看起來(lái)比直徑要更長(zhǎng)，然后，扭曲在天線屏蔽器或保護(hù)罩的內(nèi)部。

圖：Virginia Tech大學(xué)的緊湊超寬帶天線完全利用在它的保護(hù)罩內(nèi)的尺寸。

　　根據(jù)Yang的透露，天線實(shí)現(xiàn)了幾乎最優(yōu)化的UWB性能，以低能耗在短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)了像視頻信號(hào)這樣的高帶寬數(shù)據(jù)的傳輸。此外，還有其它的10:1帶寬的天線，如螺旋和對(duì)數(shù)周期設(shè)計(jì)，但是，Yang宣稱(chēng)，那些天線在雷達(dá)應(yīng)用中不管用，而CUA在脈沖雷達(dá)系統(tǒng)中將管用。

　　對(duì)于CUA來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是它如何利用球形尺寸吸取理論上最大量的信號(hào)能量。

　　與傳統(tǒng)的調(diào)幅、調(diào)頻或類(lèi)似的調(diào)制方案不同，UWB通過(guò)跨越大的帶寬在特定的時(shí)間上產(chǎn)生射頻能量而采用脈沖發(fā)射方式來(lái)編碼信息。該技術(shù)被稱(chēng)為脈沖定位或時(shí)間調(diào)制。

　　CUA利用的根本理論在于，UWB天線通過(guò)采用圍繞一個(gè)金屬中心核而卷繞的臂來(lái)維持與臂之間相對(duì)不變的距離。在低成本的應(yīng)用中，該設(shè)計(jì)可以被蝕刻在天線罩的內(nèi)部，或可能由曲線或曲管構(gòu)建。

　　“該天線具有10:1的瞬間帶寬，”Yang說(shuō)道，“它可以被用于頻域、多帶寬、多信道應(yīng)用以及時(shí)域或脈沖應(yīng)用。”

　　典型的10:1帶寬的天線設(shè)計(jì)，如螺旋天線，在純粹的雷達(dá)應(yīng)用中將不管用，Yang表示，因?yàn)樵谒鼈兊恼麄€(gè)頻帶內(nèi)它們不能維持甚至群速度。然而，CUA通過(guò)更好地利用天線罩內(nèi)的整個(gè)三維空間，而不僅僅是一個(gè)平面的區(qū)域—而克服了群速度的局限性。