[實用新型]多阻帶超寬帶圓盤天線

無效

• 申請號: 200820031242.7
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN201149898Y
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 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;H01P7/00
• 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

本實用新型是一種具有抗多頻率信號干擾的多阻帶超寬帶(Ultra-Wideband，UWB)天線綜合設計技術。

背景技術

超寬帶通信系統具有低復雜度、低成本、抗多徑和抗混迭等諸多優點，適應與當今高速寬帶通信系統的發展要求。但是，隨著各種通信系統的發展，超寬帶通信系統與其它同頻率通信系統出現了頻帶重疊，因此超寬帶系統的發展就不得不面臨系統間的互干擾問題。以工作頻帶為2GHz-10GHz的超寬帶系統為例，與之相干擾的頻點信號包括：WLAN的2.4GHz/5.8GHz信號，以及固定寬帶無線接入(FBWA)3.5GHz信號等。干擾信號的存在，大大影響甚至破壞了各通信系統的工作。為了避免這些頻點信號的干擾，在超寬帶通信系統的設計中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超寬帶天線實現。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。利用多阻帶濾波器和具有單阻帶特性的超寬帶天線進行綜合設計，可以很好的將兩者合成一體，構成具有多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和貼片刻蝕縫隙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。最近出現的分裂環諧振器(Split?RingResonators，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，是用于小型化阻帶濾波器的設計的較好選擇。

發明內容

技術問題：本實用新型提出一種多阻帶超寬帶圓盤天線，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，因此適用于多種超寬帶的應用場合。

技術方案：本實用新型的多阻帶超寬帶圓盤天線包含刻蝕縫隙圓盤天線和分裂環諧振器耦合微帶結構饋線兩部分，采用印刷電路板技術在微波介質基片上實現。刻蝕縫隙和分裂環諧振器耦合微帶線結構，均可以產生特定頻點的阻帶。通過將兩者相結合，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。

本實用新型的多阻帶超寬帶圓盤天線包含刻蝕縫隙圓盤天線和分裂環諧振器耦合微帶結構兩部分，通過印刷電路板技術在微波介質基片上實現；分裂環諧振器耦合饋線由一塊介質基片，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、微帶饋線、梯形阻抗變換線以及分裂環諧振器；其中，天線輻射單元采用圓盤天線，在天線輻射單元中設有一個與天線輻射單元同圓心的分裂環形縫隙，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；分裂環諧振器包含有兩對諧振器即第一諧振器、第二諧振器，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。分裂環形縫隙可以采用具有非閉合特性的矩形、橢圓、或者其他形狀的縫隙。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。

本實用新型所設計天線具有超寬帶天線工作帶寬(2GHz-10.4GHz)，利用天線刻蝕縫隙和分裂環諧振器耦合饋線結構兩種技術相結合實現多阻帶特性。其中，利用刻蝕縫隙實現低頻阻帶，避免了設計相應頻率的帶阻濾波器，大大減小了天線體積；利用兩組分裂環諧振器與饋線耦合結構，形成兩個相對較高頻率的阻帶，避免了在天線輻射單元刻蝕多條縫隙對天線方向性等性能的影響。將該饋線與輻射單元相連，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。

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刻蝕縫隙長度或者分裂環諧振器的尺寸進行自由調節，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，也可以通過添加多條不同長度的縫隙或者多個不同大小的分裂環諧振器實現更多阻帶特性。