[發明專利]分裂環諧振器耦合饋線實現的多阻帶超寬帶天線

有效

• 申請號: 200810019273.5
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101237081A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 洪偉;張彥;蒯振起;周健義
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/08;H01Q9/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明是一種適用于抗多頻率信號干擾的多阻帶濾波器與超寬帶(Ultra-Wideband，UWB)天線綜合設計技術。所設計天線具有超寬帶天線工作帶寬(2GHz-9.8GHz)，包含圓盤天線和分裂環諧振器(Split?Ring?Resonators?SRRs)耦合饋線結構兩部分。通過多個分裂環諧振器與饋線相耦合，構成具有多個阻帶的濾波器，將該濾波器與圓盤天線相級連，形成具有三阻帶特性的超寬帶天線。該天線設計基于平面印刷電路技術，采用微帶線饋電，體積小巧，適合平面高度集成。

背景技術

隨著通信技術的高速發展，具有低復雜度、低成本、抗多徑和抗混迭等諸多優點的超寬帶通信系統得到的廣泛的研究和應用。與此同時，工作在相同頻率的各通信系統間的干擾問題也越發明顯。例如，在超寬帶通信系統工作的頻帶中(例如美國FCC認定的UWB頻帶為3.1GHz-10.6GHz)，就存在特定頻率的干擾信號問題——無限局域網WLAN的5.8GHz頻帶信號。如果超寬帶系統工作頻帶更寬，例如從2GHz-10GHz，則相應需要考慮的干擾頻率信號就更多，諸如：WLAN的2.4GHz/5.8GHz信號，以及固定寬帶無線接入(FBWA)3.5GHz信號等。為了避免這些頻點信號的干擾，可以通過添加相應的阻帶濾波器或者設計具有阻帶特性的天線實現。其中，將多阻帶濾波器和超寬帶天線綜合設計可以很好的將兩者合成一體，構成具有阻帶特性的單片天饋線系統。這種天饋線可以工作在很寬的頻帶，具有濾波特性的饋線結構使天線在特定的頻率上具有很大的輸入電壓駐波比，即對于相應頻率的信號天線呈現截止，不工作的狀態，從而起到減小甚至消除超寬帶系統與其他通信系統間相互干擾的作用。已有的阻帶天線大都具有單一的阻帶，不能對多個頻點的信號進行抑制；或者，具有兩個阻帶的天線工作帶寬受到影響而減小，不滿足超寬帶特性。因此，設計一種具有多阻帶，超寬帶工作帶寬的天饋線成為亟待解決的問題。另一方面，分裂環諧振器(SRRs)是一種具有左手特性的新結構，具有小體積，高品質因數，可以平面化實現的特點。因此，可以用于小型化阻帶濾波器的設計。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提出一種分裂環諧振器耦合饋線實現的多阻帶超寬帶天線，該天線不僅具有超寬帶特性，而且對于多個頻點的干擾信號有很好的抑制作用。該天線具有結構簡單、體積小巧，滿足平面電路集成的要求，并且具有成本低、便于批量生產等優點，因此適用于多種抗干擾的超寬帶應用場合。

技術方案：本發明的超寬帶天線包含圓盤天線和分裂環諧振器耦合微帶結構饋線兩部分，通過印刷電路板技術在微波介質基片實現。分裂環諧振器耦合微帶線結構，可以產生特定頻點的阻帶。通過添加多個不同尺寸的分裂環諧振器，從而產生多個阻帶，構成具有多阻帶特性的單片天饋線結構。

分裂環諧振器耦合饋線實現的多阻帶超寬帶天線包含圓盤天線和分裂環諧振器耦合結構兩部分，通過印刷電路板技術在微波介質基片上實現，該天線由一塊介質基片，和在介質基片上下表面覆蓋的兩層金屬鍍層共同構成；下表面金屬鍍層為饋線部分的地，上表面金屬鍍層包含有天線輻射單元、饋線以及分裂環諧振器幾部分；其中，天線輻射單元采用圓盤天線形式，圓盤天線背后無金屬地；饋線部分采用微帶線形式，饋線部分與天線輻射單元之間通過梯形阻抗變換線進行阻抗匹配連接；分裂環諧振器與饋線耦合結構包含有三對諧振器即第一諧振器、第二諧振器、第三諧振器，對稱分布于饋線兩側，每個諧振器由內外兩個分裂環構成，內環的開口方向遠離饋線，外環的開口方向靠近饋線，共同構成具有左手特性的諧振結構。

可供選擇的有矩形，三角形，橢圓形，半圓形以及其他具有超寬帶特性的輻射單元形式。分裂環諧振器可以變更為正方形，幾組諧振器的布局和尺寸可以根據需要調整，并且微帶饋線可以根據需要進行彎曲設計。共同構成具有左手特性的諧振結構。

有益效果：

1.天線具有超寬帶特性，可以滿足超寬帶通信系統要求；同時，天線可以產生三個頻率的阻帶，具有抗多頻點干擾性能。

2.天線阻帶的頻率可以通過改變分裂環諧振器的尺寸自由調節，即具有阻帶可調性，因此可以滿足一些干擾頻率特殊場合的應用。

3.分裂環諧振器具有左手結構特性，為子波長諧振器，體積較普通諧振器明顯縮小，并且具有高品質因數，可以產生尖銳的阻帶特性。

4.天線整體體積小巧，采用微帶線作為饋線，可以方便與微波平面電路高度集成，適合移動小型化設備使用。