[實用新型]短距離無線通信、數據傳輸的多阻帶超寬帶天線

無效

• 申請號: 200820036486.4
• 申請日: 2008-05-27
• 公開（公告）號: CN201204256Y
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 洪偉;董元旦
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/08
• 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

本實用新型涉及一種可應用于短距離無線通信，數據傳輸的超寬帶天線技術，該類天線可有效地解決寬帶通信系統受其它現有窄帶通信系統信號干擾的問題。它采用了一種雙模雙阻帶濾波器技術，可以使用單層平面印刷電路技術實現，特別適合于需要抑制多個干擾的超寬帶通信系統中。

背景技術

超寬帶通信系統在短距離無線接入和高速數據傳輸中具有很好的應用前景，它在近些年取得了很大的進展，但是它的廣泛應用仍然面臨著許多需要解決的實際問題。其中一個重要的困難是如何處理來自其它通信或鄰近射頻系統的干擾，比如WLAN(無線局域網)工作在2.4GHz(2400-2484MHz)，5.2GHz(5150-5350MHz)，和5.8GHz(5725-5825MHz)處，WiMAX(微波存取全球互通)系統工作在2.5GHz(2500-2690MHz)，3.5GHz(3400-3690MHz)和5.8GHz(5250-5825MHz)處，其它還有藍牙和全球定位系統等，它們都將對超寬帶工作系統構成干擾。因此，設計一種具有多個阻帶的寬帶天線，用來濾除現有窄帶信號的干擾，是非常有必要的。較常用的方法在貼片上開槽，比如U形，V形和L形槽等。另一種方法是在貼片上加載圓形或者方形的開口諧振環，或者設計多個工作在不同頻帶的天線相互形成阻帶。這三種方法存在固有的局限性，一方面所形成的阻帶品質因素比較低，帶寬過大，抑制較小。另一方面是較難形成多個阻帶，天線性能也會在形成多阻帶時惡化。因此，需要尋找其它更有效的方法。半模基片集成波導(HMSIW)相比于微帶傳輸線等具有較高的品質因素，損耗低，功率容量大，并且能很好地實現與平面系統集成，它相比于基片集成波導(SIW)進一步減小了腔體體積，它們可利用普通單層PCB工藝實現，便于加工，但是它不太容易和微帶結合設計阻帶濾波器。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是提出一種短距離無線通信、數據傳輸的多阻帶超寬帶天線，它使用了半模基片集成波導腔體和微帶耦合線結構，可以產生雙模效應，每個模式對應于一個阻帶，并且產生的阻帶具有較高的品質因素，高次模式帶來的影響比較小，它可以很好地滿足現代超寬帶通信系統需要很好地抑制多方干擾的要求。

技術方案：本實用新型提供了一類高性能的多阻帶超寬帶天線，它是基于一種新型的雙模雙阻帶濾波器和圓盤天線等技術之上設計而成的。此雙阻帶濾波器由微帶耦合線和一個基片集成波導半模腔體構成，微帶耦合線和半模基片集成波導腔體各對應于一個諧振模式從而能提供兩個阻帶。它采用普通的單層PCB板工藝實現，設計和加工簡單。該類天線集成度高，阻帶抑制效果好，在超寬帶通信系統中具有很好的應用前景。

本實用新型采用如下技術方案：

該天線使用了單層介質基片，在介質基片的上下表面均敷有金屬銅箔，下層金屬銅箔作為天線和微帶的地，上層金屬銅箔是50歐姆微帶線和圓盤貼片。在微帶旁邊設有微帶耦合線，耦合線再通過微帶連向一個基片集成波導半模腔體。基片集成波導半模腔體是由上下金屬貼片以及連接金屬貼片的金屬化通孔構成的。它的一邊是開放結構，其它三邊可等效為電壁。天線的地作了圓形弧線漸變過渡，以改善阻抗匹配。天線輻射體使用了標準圓盤。

本實用新型的基于雙模雙阻帶濾波器的多阻帶超寬帶天線包括介質基片和位于介質基片上下表面的金屬銅箔，金屬化通孔貫穿于介質基片，在介質基片上表面設有金屬銅箔制成的圓盤天線、微帶饋線、微帶耦合線、半模腔體貼片、和連接微帶耦合線與半模腔體的微帶線；半模腔體由半模腔體貼片、金屬化通孔和位于背面的金屬地組成，圓盤天線與微帶饋線連接，在微帶饋線的一側設有微帶耦合線，微帶耦合線通過微帶線連接半模腔體貼片，在半模腔體貼片上不與微帶線連接的3條邊上分別設有金屬化通孔。它的三邊均由金屬化通孔構成，可以等效為電壁，開放邊界可以近似為磁壁；能量通過50歐姆微帶線傳輸至圓盤天線處，在阻帶頻率點處，能量經微帶耦合線，半模腔體和微帶線組成的雙模諧振器作用后返回至輸入端。使用了一個基片集成波導半模腔體來產生諧振并提供阻帶。該腔體具有較高的品質因數，所以生成的阻帶帶寬較小，抑制比較充分。并且由于其饋電微帶線位于腔體的正中間，所以所有偶數模式均無法通過。因此第二個高次模距離較遠，天線的可工作帶寬大大展寬了。

通過腔體短路到地的耦合微帶線同樣可以提供一個諧振點，從而產生一個對應的阻帶，它類似于L型諧振器。它與半模腔體一起構成一個雙模諧振器，提供兩個諧振點。

微帶線和微帶耦合線之間的空隙可以控制耦合量，從而可以控制阻帶的帶寬。