[發明專利]具有陷波特性的小型超寬帶天線

有效

• 申請號: 201210050947.4
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102610916A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 翟會清;李桐;李桂紅;李龍;梁昌洪
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/48
• 分類號: H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q1/38
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于天線領域，特別是一種具有陷波特性的小型超寬帶天線，應用于超寬帶無線通信系統。

背景技術

超寬帶UWB技術是一種新型的無線通信技術，具有傳輸速率高、功耗低、系統結構簡單等特點，符合高速通信發展的需求，從而得到廣泛的應用。作為超寬帶通信系統的關鍵部件，超寬帶天線的特性將直接影響系統的傳輸性能，對其的研究設計具有重要意義。2002年美國聯邦通信委員會FCC批準將3.1-10.6GHz作為超寬帶系統的工作頻段，其中不可避免的存在一些窄帶干擾信號，比如頻段位于5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz的無線局域網WLAN。為了避免這些頻段信號的干擾，就需要設計具有陷波特性的超寬帶天線。同時，由于現有的消費電子類設備，特別是便攜式無線通信設備，都具有很小的體積和很高的集成度，超寬帶天線的小型化設計也成為國內外研究的焦點之一。

為了抑制超寬帶系統與窄帶系統之間的潛在干擾，通常需要在超寬帶系統內引入帶阻濾波器，但這無疑將增大系統的體積、復雜度以及成本。另一種簡單有效的方法是在超寬帶天線中引入陷波結構，包括在天線的輻射單元或地板上刻蝕不同形狀的縫隙，或者在天線結構中引入寄生枝節等。例如專利申請號為201020271241.7，專利名稱為《一種具有濾除干擾信號功能的超寬帶天線》的中國專利，就提出了一種具有單個陷波特性的超寬帶天線，該天線的輻射單元為一微帶饋電的扇形單極子，由此單極子產生超寬帶特性，天線覆蓋頻段為3GHz-10.6GHz，同時在扇形單極子上開了一個U型縫隙，該縫隙在4.85-5.95GHz頻段形成陷波，但此發明僅僅濾除了WLAN一個頻段信號的干擾。又如專利申請號為201020531935.X，專利名稱為《帶有陷波特性的超寬帶天線》的中國專利，又提出了一種具有雙陷波特性的超寬帶天線，該天線由微帶饋電的矩形輻射單元及共面波導接地面構成，通過在輻射單元和地板上分別刻蝕雙U型槽及矩形槽形成了3.8GHz-6GHz、7.5GHz-9GHz兩個陷波波段，但此發明中陷波頻段帶寬過寬，遠超出了干擾信號的頻段范圍，這無疑造成了超寬帶天線本身工作頻段的縮減。再如文獻″Planar?Ultrawideband?Antennas?With?Multiple?Notched?Bands?Based?on?Etched?Slots?on?the?Patch?and/or?Split?Ring?Resonators?on?the?Feed?Line，Yan?Zhang，Wei?Hong，Chen?Yu，Zhen-Qi?Kuai，Yu-Dan?Don，and?Jian-Yi?Zhou，I?EEE?TRANSACTIONS?ON?ANTENNAS?AND?PROPAGATION，VOL.56，NO.9，SEPTEMBER2008″中設計的一種具有三陷波特性的超寬帶天線，天線的輻射單元為一微帶饋電的圓形單極子，通過在饋線兩側加載3對不同尺寸的開環諧振器形成了2.24GHz-2.62GHz，3.78GHz-4.03GHz以及5.94GHz-6.4GHz頻段的陷波，但該天線使用了6個開環諧振器，天線體積較大，同時位于5.2GHz與5.8GHz頻帶中間的有用頻段也被濾除，造成了頻帶浪費。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術存在的不足，提供一種體積小，頻帶寬，增益大，具有多陷波特性的超寬帶天線，該天線的工作帶寬覆蓋3.1-10.6GHz，同時通過調節相關參數，能夠按照需求濾除多個窄帶頻段的干擾信號，保留有用頻段，實現高質量的超寬帶無線通信。

實現上述目的技術關鍵是：利用近年來出現的交指電容加載諧振環，設計新型諧振結構，并將其應用于超寬帶天線的設計中。整個天線包括：介質基板、輻射單元、金屬地板和微帶饋線，其特征在于：

所述輻射單元與微帶饋線的上部相連，該微帶饋線由一段特性阻抗為50歐姆的微帶線和一段特性阻抗從50歐姆線性漸變到R歐姆的漸變微帶線組成，R的取值為60-90歐姆；

所述微帶饋線的兩側分別印制有兩個不同尺寸的交指電容加載諧振環和，交指電容加載諧振環與微帶饋線之間設有間隙t，t的取值為0.2mm-1mm，交指電容加載諧振環通過與微帶饋線的耦合，實現雙陷波特性；

所述輻射單元、微帶饋線以及兩個交指電容加載諧振環，均印制在介質基板的上表面；

所述金屬地板，由矩形加倒L形組合而成，印制在介質基板的下表面，其中矩形位于介質基板下表面的下部，在矩形的頂邊邊緣處連接倒L形，該倒L形與微帶饋線分別位于介質基板中軸線的兩側。