[發明專利]基于雙U型缺陷地結構的雙阻帶超寬帶天線

無效

• 申請號: 200910034787.2
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN101640315A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 徐金平;袁月
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q13/08
• 分類號: 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

本發明涉及的是一種應用于無線通信技術領域的超寬帶天線，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。

背景技術

近年來，超寬帶(UWB)以高性能、低功耗和低成本無線數據通信等優點成為短距離無線通信極具競爭力和發展前景的技術之一。2002年2月14日美國聯邦通信委員會(FCC)批準將3.1～10.6GHz頻段劃分作為超寬帶系統的適用頻譜。如何在這一頻段內實現天線的超寬帶特性和小型化，已成為國際研究的熱點之一。早期的超寬帶天線如脊波導喇叭天線、對數周期天線等的尺寸往往很大，不能滿足超寬帶系統小型化的要求。最近幾年發展起來的印刷天線技術可以大大地縮小超寬帶天線的尺寸，并且具有成本低，易于設計加工等優點，得到了人們的普遍關注。

最近幾年，為了阻止其他窄帶通信系統對UWB通信系統的干擾，設計一種具有阻帶功能的超寬帶(UWB)天線是非常必要的。較常用的方法是在天線下一級添加濾波器或者設計工作在不同頻帶的天線相互形成阻帶，但這增加了天線體積，不利于系統集成；或者在天線的輻射單元上加載U型，V型或L型縫隙來獲得帶阻功能，但這通常只提供一個阻帶。

發明內容

技術問題：本發明提出了一種新型的非對稱雙U型缺陷地結構，并將其用于雙阻帶超寬帶天線的設計。通過在天線接地板上加載該雙U型缺陷地結構，可以使天線產生兩個阻帶。該天線具有成本低，體積小，易于加工和性能好等優點，可以應用于超寬帶系統收發機之中。

技術方案：本發明提出的基于非對稱雙U型缺陷地結構的雙阻帶超寬帶天線包括介質板和位于介質板上下表面的金屬印刷天線，在介質板的正面設有微帶饋電端口、微帶饋線、微帶輻射單元，微帶饋線位于介質板的中軸線上，在微帶饋線的上部連接有微帶輻射單元，在微帶饋線的下部為微帶饋電端口；在介質板背面的下部設有接地單元，接地單元上刻蝕有非對稱雙U型缺陷地結構。

非對稱雙U型缺陷地結構由在接地單元上蝕刻出雙U型槽而構成，兩個U型槽相鄰的臂有交疊，且兩個U型槽的長度不同，具有相反的傾斜角度。產生天線的兩個阻帶。接地單元為半圓形的變形，半圓形的頂部向上，在中間有一缺口。微帶輻射單元為半圓環的變形，開口向上。

有益效果：采用簡單成熟的PCB加工工藝，在保持原天線的體積不變的情況下，通過添加非對稱雙U型缺陷地結構產生雙阻帶，整個天線的體積較小(37×32×0.5mm³)，易于與其他電路進行集成。

附圖說明

圖1是天線整體效果圖。其中實線所示為正面結構，虛線所示為背面結構。

圖2是天線VSWR測試結果。

圖3(a)是E面天線方向圖測試結果，圖3(b)是H面天線方向圖測試結果。

圖4是天線增益測試結果。

圖中有，介質板1，微帶饋電端口2，微帶饋線3，微帶輻射單元4，接地單元5，非對稱雙U型缺陷地結構6，缺口7。

具體實施方式

該超寬帶天線包括印刷電路板(PCB板)和固定在其上下表面的金屬層。位于PCB板上表面的金屬層包括輻射單元和微帶饋線兩部分。輻射單元由兩個四分之一圓環附著在微帶饋線上構成，這種近似于半圓環形的結構可以有效地增加天線的工作帶寬。

位于PCB板下方的金屬層為地平面，與微帶饋線一起構成微波電路，引導電磁波往輻射單元傳播。地平面的基本形狀為兩個四分之一圓外加若干矩形單元，這種結構的地平面和近似半圓環的輻射單元組合可以大大增加天線的工作帶寬，實現超寬帶工作的目標。為了最大限度地利用天線有限的尺寸，擴展其帶寬，在地平面的頂部增加缺口，這種措施可以令天線的工作帶寬進一步擴大。金屬地平面上刻蝕非對稱雙U型缺陷地結構，通過改變該缺陷地結構的長度和傾斜角度以及偏離微帶饋線中心線軸線的距離，可以獲得雙阻帶特性。

下面結合附圖對本發明的結構、功能、特征進一步說明。

該天線包括介質板1和位于介質板1兩面的金屬印刷天線，其特征是：在介質板1的正面設有微帶饋電端口2、微帶饋線3、微帶輻射單元4，微帶饋線3位于介質板1的中軸線上，在微帶饋線3的上部連接有微帶輻射單元4，在微帶饋線3的下部為微帶饋電端口2；在介質板1背面的下部設有接地單元5，接地單元5上刻蝕有非對稱雙U型缺陷地結構6。非對稱雙U型缺陷地結構6由在接地單元5上蝕刻出雙U型槽而構成，兩個U型槽相鄰的臂有交疊，且兩個U型槽的長度不同，具有相反的傾斜角度。