超宽带天线的研究现状与展望

刘 汉，尹成友，范启蒙

（电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037）



超宽带天线的研究现状与展望

刘 汉，尹成友，范启蒙

（电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037）

摘要:对超宽带天线已有的研究方法进行了总结和分析，概述了相关拓宽频带的措施，总结了超宽带天线的设计思想，对近年来超宽带天线的研究现状进行了介绍，最后研究了天线的Q因子，对未来利用Q因子设计宽带天线进行了展望。

关键词:超宽带；天线；综述；Q因子；现状；展望

尹成友（1964－），男，安徽巢湖人，教授，主要研究天线与电波传播，E-mail:cyouyin@sina.com ；

范启蒙（1993－），男，河南濮阳人，研究生，主要研究天线与电波传播，E-mail:qimengf@sina.com 。

网络出版时间：2016-05-31 11:06:09 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1241.TN.20160531.1106.001.html

作为一种谐振式天线，微带天线也有其固有的缺点——阻抗带宽窄，这严重影响了它在微波领域的广泛应用。随着移动通信的飞速发展，通信系统对天线带宽的要求越来越高，尤其是2002年2月FCC（美国联邦通讯委员会）将3.1～10.6 GHz频段划归为超宽带的民用频段后[1]，超宽带天线逐渐成为研究热点，因此，展宽微带天线的带宽至UWB频段具有十分重要的意义。目前设计宽带天线的方法主要是利用仿真软件和数值计算方法完成。利用仿真软件中比较常用的展宽频带的措施有：选择合适的介质基板改变贴片形状[2]、分形技术[3]、在贴片或接地板开槽[4]和附加阻抗匹配网络[4]等，通过这些方法均可以很好地展宽带宽；利用数值方法设计宽带天线时，多是与优化算法结合，设定相应的优化目标，达到设计要求。常用的数值算法有矩量法、时域有限差分法和有限元法。

为了能够对超宽带天线的研究方法有一个系统的认识和了解，本文首先对超宽带天线的设计思想进行了总结，并对近年来超宽带天线的研究现状进行了介绍，最后考虑到Q因子与天线带宽的关系，对Q因子的研究与进展进行了概述。

1　 超宽带天线的设计思想

微带天线的宽频带设计方法和形式多种多样，但是万变不离其宗，笔者通过对这类天线进行研究，总结了这类天线宽带技术的设计思想：

(1)渐变阻抗思想：因为信号在阻抗不连续的地方发生反射，因此阻抗匹配的要领在于沿着传输线逐步改变阻抗，以尽可能减小反射。从能量方面来解释就是细线或突兀的形状会使电流集中并增加电抗性储能，这会使天线带宽变窄，而结构渐变的话，电抗性储能就会减小，天线带宽增加。

(2)平面-立体对应思想：对于面旋转得到的体天线，性能与其截面构成的平面天线相当。

(3)单极子-偶极子对应思想：通过合理的设计，超宽带单极子天线和偶极子天线能具有相同的阻抗匹配特性。对于窄带天线，偶极子天线的阻抗是相应单极子天线的两倍，超宽带情况下，通过合理有效的设计，单极子天线的阻抗和相应的偶极子具有相同的阻抗。此时，天线的阻抗与外形无关，却对辐射单元和接地板之间的馈电间隙非常敏感。通过调整间隙，可以在很宽的频带内获得所需的良好匹配特性。

(4)栅格表面等效思想：很多情况下，线状、格状和栅状结构天线性能可以具有与对应的立体结构天线性能相媲美，并且消耗的材料更少，易于加工。

(5)外缘等效思想：在很多情况下，对于平面天线，去掉贴片内部区域，只保留其外缘，其性能变化不大。因为平面天线表面电流主要是流经外缘部分，在内部区域电流会比较少，因此可以考虑将天线内部贴片去掉，利用天线外缘等效整个天线。

(6)平衡对称接地板结构等效思想：对于单极子天线，其地板设计是否得当也会对带宽产生影响。为了获得宽频带特性，一般要求地板具有对称结构。当地板和贴片位于介质板同一侧时，采用共面波导馈电；当地板和贴片在介质板两侧时，采用微带馈电。

(7)多频思想：分形天线利用自相似特性，可以达到多频特性，以扩展带宽。小尺寸的结构影响高频特性，大尺寸的结构影响低频特性。

通过对宽频带天线设计思想的总结，为后面超宽带天线的设计起到了指导作用，有助于简化设计过程，提高设计效率。

2　 近年研究现状

近年来，研究平面超宽带天线的文章呈现井喷式的发展。目前，在研究平面超宽带天线的文献中，出现了许多形状新颖、性能优良的天线，下面对近年来研究平面超宽带天线的文献进行了简要的归类总结，反映了平面超宽带天线的研究现状，预测了未来超宽带天线的研究方向。

(1)采用新型贴片。Verma等[5]设计了一款鸡蛋型的超宽带天线，天线贴片尺寸的设计利用了抛物线方程，所得到的天线工作在2.9～11 GHz，如图1所示。Liu等[6]设计了一款非对称共面条带馈电的天线，将贴片形状设计成阶梯形，达到了超宽带频段，再将蛇形槽嵌入贴片，进一步扩展带宽，天线能够工作在2.4～2.484 GHz的蓝牙频段。这两款天线的设计思想是渐变阻抗性质。以上两款天线虽然形状新颖，带宽也达到了超宽带频段，但是带宽的展宽并不是很明显，方向图特性和增益特性与一般的超宽带天线相比并无多大改善。此外，第一款天线贴片尺寸的设计利用了抛物线方程，在用仿真软件建模时，难度会增大。

图1 鸡蛋型超宽带天线Fig.1 Egg shaped UWB antenna

(2)设计了多输入多输出(MIMO)天线。Tang等[7]设计了一款MIMO天线，贴片的两个独立单元分别进行馈电，并在接地板上嵌入一对对称的条带，通过在地板打孔将一个枝节与贴片连接，这个条带起到了连接贴片与地板的作用，并且还可以作为阻抗转换器，这不仅获得了很好的隔离度，而且还实现了双陷波特性。Ren等[8]设计了一款地板含有L形槽的两个天线元，这两个天线元垂直放置，并且在地板上开了一个窄槽，如图2所示。两个天线元垂直放置获得了高隔离度，窄槽减小了两个天线元在3～4.5 GHz的耦合。这类天线的设计思想是平面-立体对应性质和单极子-偶极子对应性质。此外，MIMO技术可以提高天线增益，并且天线所接收和辐射信号的容量会增大。设计MIMO天线，能够获得很好的性能，但是天线的结构较单输入单输出会变得复杂，同时还要解决不同单元之间的耦合作用。

图2 MIMO超宽带天线Fig.2 MIMO UWB antenna

(3)设计了可重构天线。Gupta等[9]用五个PIN二极管控制地板上的开关槽结构，分别实现超宽带工作频段、单窄带工作频段、双窄带工作频段和三窄带工作频段，由于可重构特性，该天线能够用于认知无线电领域。Li等[10]设计了一种可重构天线，阶梯型的阻抗谐振器和圆弧形寄生单元可以形成陷波特性，在这两个单元之间加入四个开关，通过控制它们的开关，可以实现不陷波、单陷波和双陷波，如图3所示，该天线能够广泛应用于超宽带系统中。这两款超宽带天线的设计思想是渐变阻抗性质和平衡对称接地板结构等效性质。可重构天线的出现，可以使得一款天线能够应用于不同需求的场合，要对几个频段的信号进行抑制，陷波频段位置在哪，这都能很好地解决，缺点同样是在天线中加入了二级管开关，使得结构变复杂，加工难度变大，并且在集成电路中的应用受限。

图3 可重构超宽带天线Fig.3 Reconfigurable UWB antenna

(4)设计具有陷波功能的天线。在超宽带的工作频段内还存在其他窄带信号，为了保证各自系统的正常工作，需要抑制干扰。Liu等[11]通过在地板加入空的十字交叉谐振器，如图4所示，实现了三陷波特性，有效抑制了窄带信号的干扰。此外，Wang 等[12-14]也利用相应的技术手段实现了三陷波超宽带天线。Aghdam[15]通过在贴片的π形槽中加入一个变容二极管可以调节陷波中心的位置，电容从0.63 pF增加到2.67 pF时，陷波中心频率从2.7 GHz增加到7.1 GHz。Choi等[16]设计了一款超宽带天线，通过加入SIR（step impedance resonator）能够实现5 GHz处的陷波和另一个位置可调的陷波。这几款天线的超宽带设计思想是平衡对称接地板结构等效性质，部分还用到了渐变阻抗性质和平衡对称接地板结构等效性质。天线陷波特性的设计思想可以理解为上述技术措施是在电路中并联了LC串联谐振电路结构或串联了LC并联谐振电路结构，当发生串联或并联谐振时，电磁能量分别存储在加入的槽、条带或其他类型谐振器附近，不能正常辐射，即具有陷波特性。以上虽然实现三陷波甚至多陷波，在实现陷波的过程中，依然是一些比较老的方法，实现陷波的个数的增加也仅仅是增加所加载的槽或条带的个数来达到，若要实现更多陷波时，结构必定会很复杂。

图4 具有陷波功能的超宽带天线Fig.4 Band notched UWB antenna

(5)采用新型的馈线。Ellis等[17]利用一种类似扳手形状的新型的馈线实现了单向单极子平面超宽带天线，这避免了因加入反射器使天线尺寸变大难以用于实际以及因改变接地板结构而影响天线的阻抗带宽和辐射特性，如图5所示。Cai等[18]采用新型的双馈线结构，通过在馈线加入两个方形槽结构实现三陷波。这两款天线的设计思想是单极子-偶极子对应性质，并且第二款天线还用到了平衡对称接地板结构等效性质。在这两篇文献中，采用新型的馈线仅仅是采用了共分结构，其所引申出的双馈线实际上可以看作是贴片结构，因此，新型馈线与普通馈线并无本质区别。

图5 新型馈线超宽带天线Fig.5 Novel feeder UWB antenna

以上就是近年来相关文献对平面超宽带天线的研究和设计，所设计的天线都具有良好的性能，但是，可以从中发现，目前在超宽带天线的研究和设计中，多采用的是仿真软件，对于设计超宽带天线没有一个理论作为指导，探究超宽带天线设计的理论指导，将是需要着力解决的问题，也是未来超宽带天线研究的一个新方向。

3　 Q因子

肯尼斯S.约翰逊最先提出了Q因子的概念，他定义Q因子为电感的感抗值与等效电阻之比。

对于超宽带天线，多是用于集成设备中，对天线的尺寸提出了严格的要求，在达到性能指标的情况下，天线的尺寸越小越理想，这就涉及到了天线的尺寸极限问题。此外，还希望其带宽能够覆盖所期望的带宽，在某些情况下，需要带宽越宽越好，这就涉及到天线的极限带宽情况。通过一些文献可以了解到，天线的Q因子与天线的尺寸有关，天线的尺寸越大，Q因子越小；而对于极限带宽，其与天线的Q因子密切相关，Q因子越小，天线的带宽越宽。因此，设计小型化的超宽带天线，体积的减小与带宽的增加是相互矛盾的。在这里既要求天线的尺寸尽可能地小，又希望天线的带宽尽可能地宽。解决这个问题，可以有两个思路：1、在天线体积达到系统要求的情况下，设计达到极限带宽的天线；2、在天线性能满足系统要求的情况下，来设计最小体积的天线。

当天线阻抗中的电抗分量即电抗性储能越少，带宽就越宽。因此，设计超宽带天线，就是要设计出电抗性储能最低的天线单元。与此相对应的就是Q因子，电抗性能量越多，Q因子越大，带宽就越窄。

Chu[19]是最早探究天线效率问题的人之一，他将天线看成是在一个球面边界内的源，在这个球面以外，场可以用一系列正交球函数的叠加表示，最终进行分析计算，得到理想天线的Q因子。Chu还进一步阐明：对于具有固定半径R的球面边界，能在该面外产生无限细点源偶极子场的天线结构具有最低的Q因子，即最宽的带宽[19]。Harrington根据Chu的方法计算了Q因子[20-21]，得到

他们开始用晚斋了，了空法师吃完之后，用清水冲了一下木碗，将汤汤汁汁全融入清水中，再喝下去，风影也学着师父的样子做了一遍。了空法师再次提出明天就要离开白云寺，到远方去云游，他问风影是否愿意一道同去。风影怔了怔，一本正经地说，师父，你不是说不要随便下山，山下有老虎吗？天下有那么多女人，到处都是老虎，你就不怕被吃了？了空法师笑道，你若不想去就算了，用不着这么邪乎的。风影摸了摸自己光光的头皮，也情不自禁地笑了。

式中：k是波数; R是天线外接球的半径。

在此之后Collin等[22]通过球面波和柱面波展开，利用总能量减去辐射能量得到存储的能量，计算了天线的Q因子。Mclean等[23]又提出了另一种天线的极限形式，他同样从储能与辐射能的关系着手推导，得到得到了电小偶极子Q因子的表达式这个式子同样可以通过等效电路来理解求得。在球模式的等效电路中，同样得到上述的计算式中，We是存储的电场能；Prad是辐射功率；w是角频率。

上述工作并未涉及到天线电流的实际分布，它们所要求的Q因子与一个限定的球面尺寸有关，并未涉及到具体的天线形状，并且Chu所得的结果用到了很多的近似。因此，上述工作对于设计尺寸最小的天线及研究任意天线的理论极限Q因子指导作用有限。

之后有很多学者都延续了上述人员的研究。Geyi 等[24]首先利用复坡印廷定理，从场和能量的角度，求得了空间存储的电场能和磁场能：

s是损耗功率；是辐射电阻；是损耗电阻；XA是电抗。由于福斯特电抗定理只对无耗的系统成立，因此将上述式子扩展至复频域，计算得到了对于单端口有耗网络的天线系统也成立的福斯特电抗定理的表达式

同样地可以由单端口损耗网络情况下的电场和磁场储能以及辐射功率求得Q因子

因此，不论是在无耗网络还是单端口有耗网络中，B与Q都能满足反比例关系。不足的是，该文献的结果适用于高Q系统，其在低Q系统中是否能成立还是未知，尚不能确定其是否能用于超宽带天线的计算。

之后，Geyi[25]利用坡印廷定理，在频域可以得到关于存储的电场能和磁场能差值的方程

文献[26]通过运用FDTD计算了天线的电抗能量，得到了天线的Q因子，计算结果与Geyi提出的算法结果吻合。此方法的优点是对于小天线，能够得到比较精确的结果，并且适用于复杂结构。不足是虽然FDTD算法简单通用，但是它的计算效率比较低，并且它用的是时域方法，最终结果还是在频域表示。因此，可以考虑直接在频域对天线的Q因子进行计算。

Yaghjian等[27]给出了电导带宽和匹配电压驻波比带宽的计算式。电导带宽除了在反谐振点时，在其他反谐振频率范围内，都不能精确地估计调谐天线的带宽。相比较于一般天线，匹配电压驻波比带宽是更基本、更普遍的定义。之后，给出了Q因子的定义及其严格的计算公式对这个精确计算公式进行近似，得到了较易计算的Q因子近似表达式上式成立要求天线是线性无源的，并且通过一个线性的无源电路调谐。若天线非线性，含有有源器件时，带宽不会随着天线内部储能或Q因子的下降而增加，带宽与Q因子的反比例关系也不会成立。作者还对坐标原点的选取进行了研究，给出了理想的坐标原点应选在所假设的围住天线的球体的球心位置。在出现负介电常数和负电导率情况下，上述的讨论是不成立的，无法通过上述步骤来调整带宽。

之后，Yaghjian等[28]对于不受限的源和仅用电流源激励的任意形状的电小体积的电偶极子天线和磁偶极子天线，利用表面电流等效原理，分别得到Q因子下限的简单的通用表达式，不受限的源计算结果如下

仅用电流源激励的结果如下

式中：p为电偶极矩；m为磁偶极矩。需要指出的是，上述整个计算过程是针对偶极子天线，在其他形式天线的计算中无法适用。

Capek等[29]基于特征模电流重合，利用电场和磁场的能量得到了关于Q因子的严格的推导公式

Gustafsson等[30]用优化公式得到了任意形状和尺寸的天线的物理极限，这个极限与方向性系数和Q因子的比值及最佳电流分布有关。对于电小天线，利用变分法提出了用天线的极化性表示的闭合形式的解

Vandenbosch[31]从能量出发，在频域和时域[32-33]得到Q因子的精确计算公式。其中在文献[31]中，对于存储在空间的电场能量和磁场能量进行了修正，认为对辐射出去的能量中对格林函数G求导的这部分能量可以认为是自由空间中的能量，可以将其分别加到真空中电场能和磁场能上，即

其中，

通过计算推导，并利用文献[27]中的结论，可以得到

文献[32-33]的求解思路和文献[31]类似，只是计算过程是在时域进行。

在文献[34]中，仅在自由空间中进行了计算[34]，计算的Q因子都是从文献[27]和[31]中直接引用过来的，只是在相关公式的推导上，较文献[27]有所改进，并且还对文献[27]中出现的负的能量值进行了解释。

文献[35]中提出的方法可以计算电小天线的Q因子，并且不依赖于天线的散射特性和其他任何性能，需要考虑的是天线中的实际电流，但是在实际计算中并不需要计算出电流。在电型辐射体的情况下，即时，储存的电场能量大于磁场能量，最小Q因子为

利用Qr加上dQr这个微分项，并经过相关运算，可以得到最低Q的表达式

这个技术可以总结为一句话就是求得Qr，使得行列式所得的Qr即是最低Q因子。但是这个方法有局限性，并不能应用于所有天线，只能应用于类偶极子结构的电小天线。

Cismasu等[36]利用正方形基函数对矩形天线和有矩形地板的天线带宽进行了优化，优化算法用的是遗传算法，计算结果与商业软件仿真结果吻合。不足是该文献利用的正方形基函数相较于三角基函数精度会比较低，在形状不规则天线的应用中受限，此外本文献所得的优化结果不是最优解。

以上是近年来研究天线Q因子的进展，对于上述相关文献对Q因子的研究，天线的工作频段多是集中在窄带。相关文献研究过，Q因子的概念在窄带天线中是很明确的，其能否在超宽带天线中成立尚不明确。Schantz[37]通过研究，得到Q因子的概念在超宽带情况下同样成立。因此，可以考虑利用Q因子理论来指导设计超宽带天线[38-39]。目前在超宽带天线的设计中，多是通过仿真软件进行设计[40]，缺乏相应的设计理论。Q因子理论的研究，为超宽带天线的设计提供了一个新的思路。

4　 结束语

超宽带天线的研究吸引了越来越多学者的关注，它是超宽带通信领域的研究热点。作为超宽带通信系统重要部件，超宽带天线设计是一项重要的工作，天线性能的好坏直接影响了系统的性能。本文在现有文献的基础上，介绍了超宽带天线研究方法，概述了天线带宽扩展方法，总结了超宽带天线的设计思想，对近年来超宽带天线的研究进展进行了归纳，最后分析了利用Q因子研究超宽带天线，为后续超宽带天线的设计提供了新的思路。

参考文献：

[1] Federal Communications Commission. First report and order in the matter of revision of part 15 of the commission’s rules regarding ultra-wideband transmission systems [C]//Technical Report ET-Docket 98-153. Washington, USA:FCC, 2002.

[2] DENG H W, HE X X, YAO B Y, et al. A compact square-ring printed monopole ultra wideband antenna[C]//2008 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology Proceedings. Nanjing, China:IEEE, 2008:1644-646.

[3] 李迎松, 苏畅, 牛朝, 等. 一种基于分形结构的超宽带天线研究 [J].系统仿真技术, 2010, 6(2):85-87.

[4] 贾登权. 超宽带微带天线研究 [D]. 成都:西南交通大学, 2009.

[5] VERMA S, KUMAR P. Printed Newton’s egg curved monopole antenna for ultrawideband applications [J]. IET Microwave Antenna Propagation, 2014, 8(4):278-286.

[6] LIU Y F, WANG P, QIN H. Compact ACS-fed UWB monopole antenna with extra bluetooth band [J]. Electron Lett, 2014, 50(18):1263-1264.

[7] TANG T C, LIN K H. An ultra wide band MIMO antenna with dual band-notched function [J]. IEEE Antenna Wireless Propagation Lett, 2014, 13:1076-1079.

[8] REN J, HU W, YIN Y Z, et al. Compact printed MIMO antenna for UWB applications [J]. IEEE Antenna Wireless Propagation Lett, 2014, 13:1517-1520.

[9] GUPTA C, MAHESHWARI D, SARASWAT R K, et al. A UWB frequency-band reconfigurable antenna using switchable slotted ground structure[C]//2014 Fourth International Conference on Communication Systems and Network Technologies. Changsha, China:DEStech, 2014:20-24.

[10] LI Y S, LI W X, YU W H, et al. A small multi-function circular slot antenna for reconfigurable UWB communication applications [C]//IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. Kaohsiung, Taiwan:IEEE, 2014:834-835.

[11] LIU Y, CHEN Z, GONG S X. Triple band-notched aperture UWB antenna using hollow-cross-loop resonator [J]. Electron Lett, 2014, 50(10):728-730.

[12] WANG J H, YIN Y Z, LIU X L. Triple band-notched ultra-wideband antenna using a pair of novel symmetrical resonators [J]. IET Microwaves, Antennas Propagation, 2014, 8(14):1154-1160.

[13] ZHANG C Z, ZHANG J, LI L. Triple band-notched UWB antenna based on SIR-DGS and fork-shaped stubs [J]. Electron Lett, 2014, 50(2):67-69.

[14] SARKAR D, SRIVASTAVA K V, SAURAV K. A compact microstrip-fed triple band-notched UWB monopole antenna [J]. IEEE Antenna Wireless Propagation Lett, 2014, 13:396-399.

[15] AGHDAM S A. A novel UWB monopole antenna with tunable notched behavior using varactor diode [J]. IEEE Antenna Wireless Propagation Lett, 2014, 13:1243-1246.

[16] CHOI H S, KIM T W, HWANG H Y, et al. An UWB antenna design with adjustable second rejection band using a SIR [J]. IEEE Trans Magn, 2014, 50(2):7022644.

[17] ELLIS M S, ZHAO Z Q, WU J N, et al. Unidirectional planar monopole ultra wide band antenna using wrench-shaped feeding structure [J]. Electron Lett, 2014, 50(9):654-655.

[18] CAI Y Z, YANG H C, CAI L Y. Wideband monopole antenna with three band-notched characteristics [J]. IEEE Antenna Wireless Propagation Lett, 2014, 13:607-610.

[19] CHU L J. Physical limitations of omni-directional antennas [J]. J Appl Phys, 1948, 19:1163-1175.

[20] HARRINGTON R F. Effect of antenna size on gain, bandwidth, and efficiency [J]. J Res Natl Bur Stand, 1960, 64D(1):1-12.

[21] HANSEN N, ROBERT C. Fundamental limitation in antennas [J]. Proc IEEE, 1981, 69(2):170-182.

[22] COLLIN R E, ROTHSCHILD S. Evaluation of antenna Q [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 1964, 12:23-27.

[23] MCLEAN, JAMES S. A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas [J]. IEEE Trans Antennas, Propagation, 1996, 44(5):672-675.

[24] GEYI W, JARMUSZEWSKI P, QI Y H. The foster reactance theorem for antennas and radiation Q [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2000, 48(3):401-408.

[25] GEYI W. A method for the evaluation of small antenna [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2003, 51(8):2124-2129.

[26] COLLARDEY S, SHARAILA A, MAHDJOUBI K. Calculation of small antennas quality factor using FDTD method [J]. IEEE Antenna Wireless Propagation Lett, 2006(5):191-194.

[27] YAGHJIAN A D, BEST S R. Impedance, bandwidth and Q of antennas [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2005, 53(4):1298-1324.

[28] YAGHJIAN A D, STUART H R. Lower bounds on the Q of electrically small dipole antennas [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2010, 58(10):3114-3121.

[29] CAPEK M, HAZDRA P, EICHLER I. A method for the evaluation of radiation Q based on modal approach [J]. IEEE Trans Antennas Propagation, 2012, 60(10):4556-4567.

[30] GUSTAFSSON M， CISMASU M, JONSSON B L G. Physical bounds and optimal currents on antennas [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2012, 60(6):2672-2681.

[31] VANDENBOSCH G A E. Reactive energies, impedance and Q factor of radiating structures [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2010, 58(4):1112-1127.

[32] VANDENBOSCH G A E. Radiators in time domain-part I:electric, magnetic, and radiated energies [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2013, 61(8):3995-4003.

[33] VANDENBOSCH G A E. Radiators in time domain-part II:finite pulses, sinusoidal regime and Q factor [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2013, 61(8):4004-4012.

[34] GUSTAFSSON M, JONSSON B L G. Stored electromagnetic energy and antenna Q [J]. Prog Electromagn Res, 2013(1):1-34.

[35] VANDENBOSCH G A E. Simple procedure to derive lower bounds for radiation Q of electrically small devices of arbitrary topology [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2011, 59(6):2217-2225.

[36] CISMASU M, GUSTAFSSON M. Antenna bandwidth optimization with single frequency simulation [J]. IEEE Trans Antenna Propagation, 2014, 62(3):1304-1311.

[37] SCHANTZ H. 超宽带（UWB）天线原理与设计 [M]. 吕文俊, 译. 北京:人民邮电出版社, 2012.

[38] 罗元, 严凤莉, 辛伟, 等. 一种向外延伸矩形的Minkowski分形超宽带天线 [J]. 电子元件与材料, 2015, 34(12):57-60.

[39] 陈良. 一种微带馈电铲形终端椭圆缝隙超宽带天线 [J]. 电子元件与材料, 2015, 34(3):49-52.

[40] 郁剑. 改进的圆形单极子超宽带天线 [J]. 电子元件与材料, 2015, 34(8):86-89.

（编辑：陈渝生）

Research status and prospect of UWB antenna

LIU Han, YIN Chengyou, FAN Qimeng
(State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, Electronic Engineering Institute, Hefei 230037, China)

Abstract:The current research methods of ultra-wideband(UWB) antenna are summarized and analyzed in first; then, the methods to broaden antenna bandwidth are summarized; thirdly, the research status of UWB antenna is introduced; at last, the Q factor is studied, which can be used to design UWB antenna in the future.

Key words:UWB; antenna; review; Q factor; present status; expectation

doi:10.14106/j.cnki.1001-2028.2016.06.002

中图分类号:TN823

文献标识码:A

文章编号:1001-2028（2016）06-0008-08

收稿日期：2016-03-15 通讯作者：刘汉

基金项目：总装备部预研基金资助（No. 51333020201）

作者简介：刘汉（1988－），男，安徽庐江人，博士研究生，主要研究超宽带微带天线，E-mail:lujiangliuhan@sina.com ；