[發明專利]一種基于L形槽EBG結構的三陷波UWB天線

在審

• 申請號: 201310617191.1
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104681937A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 張道亮;孔媛媛;張謝馥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱飛羽科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/52
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種用于超寬帶（UWB）無線通信領域的天線，尤其是一種基于L形槽EBG結構的三陷波UWB天線。在角部過孔蘑菇形電磁帶隙結構（CLV-EBG）中刻蝕三個L形槽，并與正六邊形超寬帶(UWB)天線的饋線耦合，有效地濾除了微波互聯接入（WIMAX，3.3GHz-3.6GHz）和無線個人局域網（WLAN（5.15GHz-5.35GHz，5.725GHz-5.825GHz））共三個頻段的信號。

背景技術

2002年2月美國聯邦通信委員會（Federal?Communications?Commission：FCC）將3.1GHz～10.6GHz頻段劃為商用的UWB無線通信業務使用，自此以后，超寬帶技術獲得了快速發展，UWB天線的研究與設計作為UWB無線通信的關鍵技術之一，已成為了研究的熱點。由于UWB系統的工作頻段與現有無線通信系統的某些頻段重合，如全球微波互聯接入（WIMAX，3.3GHz-3.6GHz），無線個人局域網（WLAN，（5.15GHz-5.35GHz，5.725GHz-5.825GHz））等。為了減少UWB天線對這些頻段內系統通信造成干擾，具有陷波特性的UWB天線被廣泛關注。

在實現良好的陷波特性的同時，保證UWB天線的小型化，寬頻帶，良好的輻射特性是一個比較棘手的難題。目前為止具有陷波特性的UWB天線已有大量的研究成果，實現陷波的技術可以概括為以下幾種：

（1）在輻射貼片或接地板刻蝕槽線

（2）添加寄生元素

（3）加載SIR的帶阻濾波器

這些實現陷波的技術存在著以下不足：在天線輻射貼片上刻槽和在輻射貼片附近增加寄生單元的方法都會改變天線輻射貼片表面的電流分布，影響天線的輻射方向圖；在天線地板刻槽的方法會使部分能量從地板槽泄漏，對天線方向圖的后瓣產生影響，減小天線的增益；添加寄生元素會增加天線的尺寸，而加載SIR的帶阻濾波器，使結構復雜，集成難度高。另外這些方法普遍存在的一個問題是，各個陷波頻帶相互影響，不易獨立控制。

電磁帶隙（EBG）結構以其優異的頻率帶隙特性，結構簡單，易于集成，帶隙特性易于調節，如果加以小型化，通過與輸入端耦合，可方便獨立地實現和控制超寬帶天線各個陷波，而對輻射貼片的電流分布影響較小，可保持良好的輻射特性，增益效果。因此，設計一款基于EBG結構具有陷波特性的高性能超寬帶天線具有深遠的意義。

發明內容

本發明的目的在于改善現有UWB天線陷波技術中影響天線輻射特性、增大天線尺寸、陷波不易獨立控制等缺陷。將三個尺寸不同的L形槽EBG結構分別加載于正六邊形UWB天線的饋線兩側形成耦合，有效地濾除了WIMAX（3.3GHz-3.6GHz）和WLAN（5.15GHz-5.35GHz，5.725GHz-5.825GHz）共三個頻段的信號，實現了良好的窄阻帶特性，并且三個陷波頻段特性可以獨立調節。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于L形槽EBG結構的三陷波UWB天線，其特征在于：包括部分金屬接地板（10）、介質基板（20）、天線輻射貼片（30）、50歐姆饋線（31）和三個尺寸不同的L形槽EBG單元（40，50，60）。

所述的一種基于L形槽EBG結構的三陷波UWB天線，其特征在于：部分金屬接地板（10）上頂邊中間部分刻蝕了與50歐姆饋線（31）等寬的矩形槽（11），天線輻射貼片（30）為正六邊形。

所述的一種基于L形槽EBG結構的三陷波UWB天線，其特征在于：三個尺寸不同的L形槽EBG單元（40，50，60）分別加載于50歐姆饋線（31）兩側形成耦合；L形槽EBG單元（40，50，60）包括EBG金屬貼片、L形槽（42，52，62）和三個金屬圓柱形過孔（41，51，61）。

所述的一種基于L形槽EBG結構的三陷波UWB天線，其特征在于：三個金屬圓柱形過孔（41，51，61）貫穿于EBG金屬貼片、介質基板（20）和部分接地板（10）之間，金屬圓柱形過孔（41，61）位于EBG金屬貼片的左上角，而金屬圓柱形過孔（51）位于EBG金屬貼片的右上角。

本發明相對于現有技術具有如下的優點及特性：

（1）在CLV-EBG結構中刻蝕三個L形槽，延長了等效電流路徑，減小了CLV-EBG單元的尺寸，保證了UWB天線的小型化，且結構簡單、易于集成。

（2）在CLV-EBG結構中刻蝕三個L形槽，使阻帶帶寬變窄，獨立地濾除了WLAN兩個頻段的信號，提高了頻譜利用率。