[發明專利]切口叉指形印制單極超寬帶天線

有效

• 申請號: 201010115975.0
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN101764287A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 李偉文;蔡立紹;柳青;游佰強;嚴新金
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01Q13/08
• 分類號: H01Q13/08
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種印制單極子天線，尤其是涉及一種切口叉指形印制單極超寬帶天線。

背景技術

隨著無線通信技術的發展，人們對高速短距離無線通信的要求越來越高。超寬帶(UWB) 技術的出現，實現了短距離內超帶寬、高速的數據傳輸。其調制方式和多址技術的特點使得 它具有其他無線通信技術所無法具有的很寬的帶寬、高速的數據傳輸、功耗低、安全性能高 等特點。超寬帶(UWB)無線通信技術是目前受到廣泛關注的一種短距離大容量無線通訊方 式，美國聯邦通信委員會(FCC)指定3.1～10.6GHz頻段用于UWB通信。

針對超寬帶通信應用，對天線設計也提出了新的技術要求，一般地，UWB天線應具有超寬帶、 穩定的輻射模式增益、一致的群時延、高輻射效率等特點，而低剖面小型化是當前超寬帶天 線的發展方向。目前用于UWB通信的主要有雙錐形天線、平面天線、印制天線等。平面天 線需要一個與振子體相垂直的接地鏡像面，因此與雙錐形天線一樣，它們是屬于立體結構天 線。對于印制天線，可在電路板上直接蝕刻完成，故其制作方便，成本低廉并且可與電路集 成。用于超寬帶的印制天線結構，具體有印制雙極天線、印制單極天線，以及螺旋結構、分 形結構等。相對于其它印制結構，印制單極超寬帶天線最為簡單，并且具有顯著緊湊尺寸和 穩定的輻射特性，同時不需要進行平衡不平衡的轉換

印制單極天線超寬帶的實現，其主要措施有：輻射元結構的設計，饋入結構包括接地面 形狀和饋隙的調整，以及加載技術。當前超寬帶印制單極天線的輻射元結構種類繁多，大致 可分為矩形、梯形、橢圓形、圓形、倒三角形、叉指形、鉆石形、水滴形等等。它們利用微 帶或共面波導饋電，結合接地面形狀的優化或加載技術，實現了滿足FCC規定的帶寬范圍， 有的甚至達到6∶1以上的絕對帶寬([7]Wong?Kin-Lu，Wu?Chih-Hsien，and?Su?Saou-Wen (Stephen).Ultrawide-band?square?planar?metal-plate?monopole?antenna?with?a?trident-shaped feeding?Strip[J].IEEE?Transactions?on?Antennas?and?Propagation，2005，53(4)：1262-1269)。就 振子體結構而言，具體有矩形、圓或橢圓形、叉指形等多種形態，而其中以橢圓形實現的帶 寬最大，文獻([10]Wu?Q，Jin?R，Geng?J，et?al.Ultra-wideband?rectangular?disk?monopole?antenna with?notched?ground[J].Electronics?Letters，2007，43(11)：605-606)報道了帶寬比為12.4∶1的 超寬范圍。就饋入結構而言，主要可分微帶饋入和共面波導饋入兩種，相對而言，共面波導 結構在增加帶寬方面具有優勢，但因自由度增加，其結構優化難度增大。利用饋入結構增加 帶寬，最重要的是振子體下端與接地面間隙的調整，文獻([7]Wong?Kin-Lu，Wu?Chih-Hsien， and?Su?Saou-Wen(Stephen).Ultrawide-band?square?planar?metal-plate?monopole?antenna?with?a trident-shaped?feeding?Strip[J].IEEE?Transactions?on?Antennas?and?Propagation，2005，53(4)： 1262-1269)通過接地面切口，實現了4.8∶1的阻抗帶寬比。

發明內容

本發明的目的在于提供一種尺寸小、帶寬大、回波損耗較低、增益高、輻射效率高、結 構簡單且具有全向輻射特性的切口叉指形印制單極超寬帶天線。

本發明設有雙面敷銅介質基板，在介質基板一面切出一條叉指形的缺口，在介質基板正 面設有微帶線，切口叉指形輻射元位于介質基板的上端居中放置且叉指口與介質基板上邊緣 齊平，切口叉指形輻射元的下邊緣切出一微帶線，微帶線一直延伸至介質基板的下邊緣；介 質基板背面的下端為三階梯形接地面，三階梯形接地面與設于介質基板正面的矩形陣子體之 間設有間隙。

所述介質基板可為矩形介質基板，所述介質基板可為F4BK-2雙面敷銅介質基板，所述 矩形介質基板的長度可為24.0mm±0.1mm，寬度可為35.0mm±0.1mm。