超宽带天线

摘要

---

在过去的几年中，关于大相对带宽电磁波(简称非正弦波)的原理和应用已经发表了很多文章。下一步是开发实现这些应用程序的技术。人们普遍认为天线是最困难的技术问题。

亨宁f . Harmuth
非正弦波天线和波导，
纽约:学术出版社，1984年，第11页。

在Harmuth发现超宽带天线设计的困难20多年后，以及FCC批准超宽带(UWB)系统6年之后，各种超宽带产品正接近大规模商业化。天线设计者和工程师们已经用许多方法解决了超宽带天线的问题，产生了非常适合各种应用的紧凑天线。不像过去几十年，超宽带天线的发展是断断续续的，今天，越来越多的超宽带天线设计师在专业会议、贸易展览和技术期刊上分享他们的见解和设计。

关键词谷歌专利“UWB天线”提供了定量数据来捕捉这些定性趋势。这个指标有些粗糙，可能忽略了某些没有明确标记为“超宽带”的宽带天线设计。类似地，这个搜索可能包括超宽带系统或服务，仅仅提到“超宽带天线”。尽管如此，这个分析提供了一个有趣的趋势和活动在超宽带天线领域。

宽带和超宽频天线的历史可追溯到无线电的早期[1]．哈穆斯和其他人在20世纪70年代和80年代率先使用脉冲或“非正弦波”[2]．时域公司和多光谱解决方案公司都成立于1980年代后期，用于超宽带技术的商业化。

美国国防高级研究计划局(DARPA)于1990年发起了一项关于超宽带技术在雷达应用中的回顾[3.]．这项调查是有争议的，总的来说，它支持超宽带技术的优点和价值，同时否定了某些超宽带倡导者提出的新奇物理学的一些非凡主张[4]．然而，到了20世纪90年代早期，术语逐渐趋向于使用“超宽带”或“UWB”。1993年，休斯申请了第一个确切术语为“超宽带天线”的专利。数字1显示了1993年至2007年期间美国每年包含“超宽带天线”搜索词的专利申请数量。

20世纪90年代，人们对超宽带天线的兴趣不大，只有少数美国专利申请被提交。然而，1999年，超宽带成了《今日美国》和其他媒体的头版新闻[5]．到2000年，像时域公司、Xtreme Spectrum等行业领袖积极游说FCC开放超宽带应用的频谱。他们的努力在2002年联邦通信委员会的初步报告和命令中得到了回报[6]．

随着商业利益的增加，2000年超宽带专利数量激增。2001年，人们对超宽带的兴趣有所减退，2002年，FCC批准了超宽带的使用。2003年，人们的兴趣再次减弱，2004年和2005年出现爆炸式增长。创新的步伐在2006年只是略有放缓。2007年申请的专利可能还没有公布，所以完整的数据只能到2006年。图中竖条的高度1显示提交的申请总数，其中一些已经发布(暗部分)，一些仍在等待或在发布后被放弃(轻部分)。显然，美国专利局仍在处理2004-2005年与超宽带相关的大量积压专利。数字2显示了超宽频天线美国专利申请的累积图。

超宽带系统开辟了天线设计的新领域。天线已经成为射频系统的有机组成部分，提供滤波和其他定制设计的频率相关特性。超宽带天线的宽频给设计、仿真和建模带来了新的挑战。优化超宽带天线以满足超宽带传播信道的需求同样具有挑战性。和往常一样，消费者应用程序要求紧凑和美观的设计，但必须执行。设计师通过扩展常见的天线架构(如补丁和插槽)的带宽来应对这些挑战。设计师也在使用熟悉的技术，如阵列超宽带应用，以及采用更近期的概念，如天线频谱滤波。针对超宽带天线的一个特别问题的时机已经成熟，该问题将抓住这一进展，并为未来的超宽带天线设计提供洞见。

詹姆斯•贝克
德扬Filipovic
汉斯注意力
Seong-Youp Suh

参考文献

1. h .注意力超宽带天线的艺术与科学， Artech House，波士顿，马萨诸塞州，美国，2005年。
2. h . Harmuth非正弦波天线和波导北京:清华大学出版社，1984。
3. C. A. Fowler, J. Entzminger, J. Corum，“超宽带(UWB)技术评估”，IEEE航空和电子系统杂志，第5卷，第4卷。第11页，45-49页，1990年。视图:出版商的网站|谷歌学者
4. C. A. Fowler，“超宽带(脉冲)雷达的欺骗或‘无辜的惩罚’，”IEEE航空和电子系统杂志，第7卷，第2期。12，第3-5页，1992。视图:出版商的网站|谷歌学者
5. K. Maney，“全新的数字技术可能会彻底改变通讯，”《今日美国》, 1999年4月。视图:谷歌学者
6. 美国47 C.F.R.第15部分F子部分15.503d超宽带操作。

版权

版权所有©2008 James Becker等人。这是一篇开放获取的文章知识共享署名许可，允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制，只要原稿被适当引用。