UWB天线是UWB系统的关键器件之一，也是最具挑战性的部分。传统天线仅为窄带系统设计，辐射窄带信号。如果UWB窄脉冲加在这样的天线上，信号会严重失真，不适合在UWB系统中使用。例如对数周期天线是窄带系统常用的宽带天线，在辐射UWB脉冲时会带来严重的拖尾振荡，不适合于UWB通信使用[1]。在UWB天线设计过程中，所有的常规性能指标如驻波比、增益、方向图等都要考虑，此外UWB系统对UWB天线提出了更为严格、苛刻的要求。所以UWB天线的设计比传统窄带天线的设计面临更多的挑战。
1.双面印刷U形臂UWB天线设计
平面单极或者偶极子天线电流主要分布在辐射体的边缘[2]，文献[3]中，首次提出了一种辐射体为U形的宽带平面偶极子天线，工作在1.5～3.5GHz。本文从中受到启发，对双面印刷偶极子天线做了改进[4]，新设计的U形臂UWB天线可工作在3.1～10.6GHzUWB频段。
用HFSS仿真发现,双面印刷矩形偶极子的电流密度主要集中在偶极子辐射体边缘,且馈电间隙处最强,而中间部分电流密度比较小，这与理论分析一致。所以尝试将偶极子臂的中间部分去掉,仅保留三个边缘。偶极子臂类似U型。也可以看作是并联馈电的二元线偶极子阵列。其在聚四氟乙烯介质双面敷铜板上的印刷结构如图1所示。同时对其它参数做了适当调整，以弥补由于偶极子臂改变而造成的阻抗改变。
图1 双面印刷U形臂UWB天线结构图
2.实验结果与讨论
（1）驻波比。U形臂双面印刷偶极子天线的驻波比如图2所示。可以看出仿真与实测结果比较一致；不论是仿真结果还是实测结果，都表明该天线能够覆盖3.1～10.6GHzUWB工作频段，并且最高工作频率达到11.5GHz。
图2 双面印刷U形臂UWB天线驻波比 图3 双面印刷U形臂UWB天线增益
（2）增益。对U形臂双面印刷偶极子天线的增益进行了测量，在Z轴及Y轴辐射方向的增益如图3所示。结果表明，z轴方向的增益在整个UWB频段内相对比较平坦。沿+y轴方向的增益最大，说明U形臂双面印刷偶极子天线是端射天线。在3～8.5GHz频段内，+y轴方向和z轴方向增益比较平坦，波动小于5dB；+y轴方向平均增益约为5dB。+y轴方向的增益在约7.5GHz以后出现衰减，这是由天线的结构决定的。
3.结论
本论文针对印刷偶极子天线辐射体上电流分布特点，设计出一种偶极子臂为U的双面印刷偶极子天线，并进行了仿真和实验做。研究发现，U形臂双面印刷偶极子天线的阻抗特性可在3~10.6GHz 的UWB工作频段上使用，驻波比小于2，增益在5dB左右，且该天线系统传输函数在3~8GHz 范围内具有良好的幅度及相位特性。因此，该设计的U形臂双面印刷偶极子天线具有体积小、重量轻、增益高、时域脉冲响应好的优点，有利于系统集成。
