[發明專利]具有C波段抑制功能的分形超寬帶陷波天線

有效

• 申請號: 201310181993.2
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103311661A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 游佰強;遲語寒;黃天贈;周建華
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q21/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種超寬帶天線，尤其涉及一種適用于須抑制C波段超寬帶通信系統的具有C波段抑制功能的分形超寬帶陷波天線。

背景技術

作為一種被廣泛應用在遙感和雷達中的傳輸技術，近年來，超寬帶（Ultra-wideband,UWB）技術受到了無線通信行業的極大關注。超寬帶天線具有GHz量級的帶寬，語音及數據通信將可能帶來一種全新的方式。UWB的主要優勢是帶寬極寬、傳輸速率高、保密性好、抗干擾能力強、能耗低等，在軍事領域、通信領域和雷達系統等諸多領域都具有重要的理論價值和廣泛的應用前景。將成為解決企業、家庭、公共場所等高速因特網接入需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間矛盾的技術手段。

目前，超寬帶技術應用領域非常廣泛，主要包括航天和軍事領域（如艦載雷達、星載通信系統、電子偵察和電子對抗），以及高分辨率、小范圍、能夠穿透身體、墻壁和地面的成像系統（如醫療成像系統、地面穿透雷達、實時監視系統）、手持式超寬帶系統、室內超寬帶系統等,這給超寬帶通信技術帶來了無窮的發展機會，引起了學術界、產業界的極大研究熱情，同時也對其發展應用提出了更大的挑戰。

超寬帶天線的研究取得了很多成果，其技術也比較成熟，但是在超寬帶天線的帶阻性能和結構方面的研究還有進一步改善的空間，在C波段通信系統（3.7～4.2GHz）帶阻性能的研究非常少，且天線的陷波頻段比較盲目，沒有能夠精確抑制不需要的頻段，影響了其他頻段的使用。

縫隙天線與未帶技術的結合是近幾年發展起來的新技術，在接地板上增加縫隙，通過改變其電流分布可較好的實現抑制C波段通信系統的陷波功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種尺寸適中、阻抗帶寬大、回波損耗低、增益高、有效抑制C波段、結構簡單，可用于超寬帶通信系統的具有C波段抑制功能的分形超寬帶陷波天線。

本發明的阻帶特性為3.58～4.53GHz，在中心頻點處的增益抑制達到10dB，而在阻帶頻帶以外，天線阻抗帶寬依然保持在3.95～13.57GHz，阻抗特性與相位中心保持基本穩定。當添加的對稱縫隙長度與阻帶中心頻點對應的介質波長的1/2相當時，整個天線不能產生有效的輻射，進而實現頻帶抑制。

本發明設有基板和SMA接頭；所述基板的上表面敷有上表面導體層，基板的下表面敷有下表面導體層，設在上表面導體層的平面偶極子陣列帶有高階改進Sierpinski陣列結構，用于輻射電波；設在上表面導體層上的微帶線饋電部分用于給平面偶極子陣列提供主輻射饋電；設在下表面導體層上的倒凹字形縫隙與平面偶極子陣列產生電磁耦合以增加帶寬，設在下表面導體層上的波段抑制縫隙呈對稱Z字形，用于截取上表面導體層輻射的特定頻率的電波，形成用戶需求的陷波波段，所述特定頻率為3.58～4.53GHz；所述SMA接頭分別與基板的上表面導體層和下表面導體層相連。

所述上表面導體層可采用銅導體層或銀導體層等，所述下表面導體層可采用銅導體層或銀導體層等；所述基板的介電常數可為2～10，最好為4.4。

所述平面偶極子陣列，由凹字形貼片一字形貼片、兩個正方形貼片和兩個Sierpinski高階改進型樹狀貼片組成；所述一字形貼片寬度為0.8±0.2mm，一字形貼片兩端對稱設有邊長為0.8±0.2mm的正方形貼片和高階改進Sierpinski結構分形貼片。

所述一字形貼片水平長度可為12～16mm，最好為14mm。

所述高階改進Sierpinski結構，其階數可為2、3、4、5，…，最好為3；Sierpinski分形的基本改進為按Sierpinski分形規律具有特殊耦合效應的凸字挖孔，隨分形階數不同在偶極子壁上形成分形孔洞狀面陣列。

所述凸字挖孔，其凸字由4個正方形疊放而成，疊放方式為其中3個并排緊湊放置在下形成一個長方形，另1個置于長方形上方，位置可調，且這4個正方形大小比列可調，通過這些微結構的優化可控制本款天線的特性。

所述微帶線饋電部分為“1”字形貼片，“1”字形貼片上端與所述一字形貼片中間相連，“1”字形貼片下端與上表面導體層下端距離為0，“1”字形貼片寬度為3.6±0.6mm，豎直長度為8±1mm。