[實用新型]具有五阻帶的超寬帶通信天線

有效

• 申請號: 200820037894.1
• 申請日: 2008-06-24
• 公開（公告）號: CN201247814Y
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 洪偉;張彥;蒯振起;陳繼新
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q9/16;H01Q13/08;H01P1/20
• 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

本實用新型是一種能夠抑止多個頻帶信號干擾的多阻帶超寬帶(Ultra—Wideband，UWB)通信天線，屬于通信天線制造的綜合設計技術領域。

背景技術

超寬帶通信系統具有大帶寬、高數據速率、低成本等優點，近年來得到廣泛的關注和應用。與此同時，各種無線通信系統的發展和應用使得已有的頻帶資源變得越來越緊張，特別是10GHz以下的頻段，擁擠著大量不同種類的通信業務。例如，UMTS/WCDMA、GPS、WLAN、WiMAX和FBWA等。這些系統的工作頻帶與超寬帶通信系統存在重疊問題，因此都可能成為潛在的干擾源。為了避免這些潛在的信號干擾，同時保護各個通信系統的正常工作，可以通過設計具有阻帶特性的天線實現。這種天線可以工作在很寬的頻帶，同時具有濾波特性的饋線結構可以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，超寬帶工作帶寬的小型化天饋線成為亟待解決的問題。

另一方面，具有雙模特性的階梯阻抗諧振線具有體積小和前兩個諧振頻率單獨可控的性質，可以用于設計多阻帶的濾波器。具有零階諧振特性的分裂環諧振器同時具有體積小巧和寄生諧振間距較遠的特性。因此，利用這兩種諧振器設計多阻帶濾波器可以使得天線整體體積較小，同時對不需要的寄生阻帶進行控制。因此利用這兩種諧振器可以設計出可以調協的阻帶。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是提出一種具有五阻帶的超寬帶通信天線，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：所設計天線包含半橢圓盤天線和雙模階梯阻抗諧振器、零階分裂環諧振器耦合饋線結構兩部分，具有超寬帶工作帶寬(1—6.05GHz)。同時，通過兩種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級聯，就能形成具有多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，利用微波介質基片實現，采用微帶線饋電，體積小巧，適合平面高度集成。同時，雙模階梯阻抗諧振器和零階分裂環諧振器具有成熟的設計公式，因此，在多阻帶天線設計中可以大大簡化設計過程。

本實用新型具有五阻帶的超寬帶通信天線采用如下技術方案：該天線包括一塊介質基片，和在介質基片上下表面覆蓋的下表面金屬鍍層，上表面金屬鍍層；下表面金屬鍍層為饋線部分的地，采用了等腰梯形的設計，以滿足饋線和天線輻射單元之間的阻抗匹配需求；上表面金屬鍍層包含了如下幾部分：天線輻射單元、饋線、第一雙模階梯阻抗諧振器、第二雙模階梯阻抗諧振器、第三雙模階梯阻抗諧振器、零階分裂環諧振器，其中，天線輻射單元采用半圓形以減小天線的整體尺寸，圓盤背后無金屬地分布，該單元形式具有超寬帶特性；饋線為微帶線形式，并且采用了L型的直轉角，與天線輻射單元相接部分還采用了漸變線以提高阻抗匹配性能；第一雙模階梯阻抗諧振器、第二雙模階梯阻抗諧振器、第三雙模階梯阻抗諧振器和分裂環諧振器分別排布在饋線兩側并與之相耦合構成多阻帶濾波器；第一雙模階梯阻抗諧振器、第二雙模階梯阻抗諧振器、第三雙模階梯阻抗諧振器的接地部分采用了金屬通孔實現。

每個雙模階梯阻抗諧振器均由兩段具有不同特征阻抗和電長度的微帶線相連構成，一端開路，另一端短路。短路端由金屬通孔接地實現。所有階梯阻抗諧振器和分裂環諧振器均與饋線平行耦合。

通過調節階梯阻抗諧振器各段的特征阻抗和電長度可以實現幾個不同頻率的阻帶特性；通過調節分裂環諧振器的物理尺寸也可以實現一個單一的阻帶特性。組合由幾個諧振器產生的阻帶可以使得天線整體表現出五阻帶特性。

有益效果：本實用新型具有如下優點：

1.天線具有超寬帶特性(1-6.05GHz)，可以滿足超寬帶通信系統要求；同時，天線可以產生五個頻率的阻帶，具有抗多頻點干擾性能。

2.天線阻帶的頻率可以利用雙模階梯阻抗諧振器和零階分裂環諧振器設計公式進行計算得出諧振器的結構尺寸，因此具有阻帶可調性，因此可以滿足一些干擾頻率特殊場合的應用。