[實用新型]二階陷波帶寬可控的小型超寬帶陷波天線

有效

• 申請號: 201220657332.3
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN202949033U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 褚慶昕;毛春旭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及平面小型化超寬帶陷波天線，尤其涉及陷波選擇性良好、帶寬可控的超寬帶陷波天線。

背景技術

近年來，超寬帶(Ultra-Wideband)通信系統越來越受到人們的關注。相對于傳統的無線通信系統來說，無載波脈沖技術的超寬帶通信有其特有的優點：高速的數據傳輸速率、低功率損耗、短距離等。可以相信，超寬帶通信極有可能成為未來近距離的通信方式。作為超寬帶通信的前端設備和重要組成部分，超寬帶天線的研究已經成為了近年來的研究熱點。對超寬帶天線的研究包括小型的尺寸、簡單的結構、良好的阻抗匹配、穩定的輻射特性和高增益等方面。

然而，在超寬帶固有的頻段內，還存在一些窄帶通信系統，如無線局域網WLAN，工作在5.15-5.825GHz。為了減小超寬帶系統和WLAN系統之間的信號干擾，一個簡單的方法就是可以在天線的前端級聯一個帶阻濾波器，用來濾除指定的頻段信號。但將天線和濾波器級聯勢必會增大電路的尺寸，同時還增加了設計的復雜度和生產成本。而將天線和帶阻濾波器集成在一起，設計出一個具有陷波特性的超寬帶天線將很好的解決這些問題。

在過去幾年，各種各樣的超寬帶陷波天線已經被設計出來，探索了很多實現陷波的方法。這些方法可以歸納為在輻射體或地板上開各種形狀的縫隙，或者是在饋線旁邊或輻射體附近加載諧振器。但是，這些陷波天線的陷波大都是由單個諧振器來實現的，不具備良好的頻率選擇特性，很難滿足實際應用中高信噪比的要求。陷波的帶寬也是一個超寬帶陷波天線的重要參數，超寬帶陷波天線應該可以調節陷波的帶寬來滿足特定的需要。以往的設計中，由于采用的是一階諧振單元，所以很難實現一種簡單有效的實現陷波的方式。另外，這個天線的尺寸比較大，不能滿足小型化的移動設備的要求。

超寬帶天線將主要應用在小型化移動設備中，所以，天線的小型化是一個必需考慮的因素。另外，為了減小超寬帶通信系統和已有的無線通信系統之間的頻段干擾，設計一個選擇性良好、帶寬可控的二階特性的陷波具有重要的意義。

發明內容

本實用新型為了解決現有超寬帶天線尺寸較大、陷波帶寬不可控、選擇性差的技術問題，提供一種二階陷波帶寬可控的小型超寬帶陷波天線，利用二階諧振器來實現單個陷波，使得陷波的選擇性和二階帶寬可控性得到了很大的改善；在通信環境中，能夠提供良好的抗干擾效果。

本實用新型通過下述技術方案來解決上述技術問題：二階陷波帶寬可控的小型超寬帶陷波天線，印刷在介質板上，包括設置在介質板正面的階躍寬度縫隙、設置在介質板背面的微帶饋線、置于所述微帶饋線背面的終端開路的四分之一波長縫隙以及置于所述階躍寬度縫隙旁邊的終端短路的半波長縫隙；所述微帶饋線上的電磁波耦合到所述階躍寬度縫隙上，并且輻射出去；所述四分之一波長縫隙與所述微帶饋線垂直；所述四分之一波長縫隙和所述半波長縫隙構成兩個在陷波頻段內相互耦合的諧振器。

所述陷波天線的陷波帶寬可調范圍為7.2%-18.2%，陷波帶寬的調節通過分別調節四分之一波長縫隙及半波長的尺寸或長度實現。

本實用新型的原理如下：小型化是超寬帶天線設計的一個重要方面，天線的工作帶寬和尺寸有著重要的聯系。往往尺寸減小將會導致天線的匹配帶寬，特別是低頻段的帶寬相應的減小。在本實用新型中，通過將天線的縫隙設計成階躍寬度，并且通過背面的50歐姆微帶線耦合饋電，可以在很小的天線尺寸上實現很寬的阻抗匹配帶寬，能夠基本上覆蓋整個超寬帶的頻段。階躍寬度的縫隙可以使得在超寬帶的頻段內產生幾個匹配點，并且這些匹配點可以通過調節縫隙的尺寸來分別調節。通過在天線上開一段終端短路、對應陷波中心頻率的半波長縫隙，同時在饋線的背面與饋線垂直的開一條終端開路、對應陷波中心頻率四分之一波長的縫隙，可以實現一個具有二階特性的陷波。相對于單個諧振器形成的單階陷波，陷波的選擇性和相應的帶寬的可控性有了很大的改善。半波長諧振器和四分之一波長諧振器的諧振頻率分別為5.65GHz和5.35GHz。單個諧振器形成的陷波選擇性差，帶寬窄，不能滿足實際應用的需要。把兩個諧振器放在一起可以使得兩個諧振器產生的陷波耦合在一起，形成一個選擇性和帶寬都得到很大改善的二階陷波。此外，陷波的帶寬可以通過調節這兩個諧振器的諧振頻率來控制。分別調節兩個縫隙的長度可以獨立的控制陷波上下邊頻的截止頻率，從而調節帶寬。

相對于現有技術，本實用新型具有如下的優點及效果：