[發(fā)明專利]一種新型的EBG雙陷波UWB天線

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• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN105762506A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張道亮;孔媛媛;孟祥余
• 申請（專利權(quán)）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;H01Q5/314;H01Q5/25;H01Q5/50
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種天線，特別是一種新型的EBG雙陷波UWB天線。將蘑菇形電磁帶隙結(jié)構(gòu)(Mushroom-EBG)與正六邊形超寬帶(UWB)天線的饋線耦合，在保證天線小型化、寬頻帶、良好的輻射特性的同時，有效地濾除了全球微波互聯(lián)接入(WIMAX)和無線個人局域網(wǎng)(WLAN)兩個頻段的信號，適用于UWB無線通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

2002年2月美國聯(lián)邦通信委員會(FederalCommunicationsCommission：FCC)將3.1～10.6GHz頻段劃為商用的UWB無線通信業(yè)務(wù)使用，自此以后，超寬帶技術(shù)獲得了快速發(fā)展，UWB天線的研究與設(shè)計(jì)作為UWB無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，已成為了研究的熱點(diǎn)。由于UWB系統(tǒng)的工作頻段與現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)的某些頻段重合，如全球微波互聯(lián)接入(WIMAX，3.3GHz-3.6GHz)，無線個人局域網(wǎng)(WLAN，(5.15GHz-5.825GHz))等。為了減少UWB天線對這些頻段內(nèi)系統(tǒng)通信造成干擾，具有陷波特性的UWB天線被廣泛關(guān)注。

在實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)陷波的技術(shù)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(shí)現(xiàn)陷波的技術(shù)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(chǎn)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(jié)構(gòu)復(fù)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(dú)立控制。

電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異的頻率帶隙特性，結(jié)構(gòu)簡單，易于集成，帶隙特性易于調(diào)節(jié)，如果加以小型化，通過與輸入端耦合，可方便獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)一款基于EBG結(jié)構(gòu)具有陷波特性的高性能超寬帶天線具有深遠(yuǎn)的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)有UWB天線陷波技術(shù)中影響天線輻射特性、增大天線尺寸、陷波不易獨(dú)立控制等缺陷。將兩個尺寸參數(shù)不同的Mushroom-EBG結(jié)構(gòu)分別加載于正六邊形UWB天線的饋線左右兩邊，形成耦合，有效地濾除了WIMAX和WLAN兩個頻段的信號，并且兩個陷波頻段特性可以獨(dú)立調(diào)節(jié)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種新型的EBG雙陷波UWB天線，其特征在于：包括部分金屬接地板(10)、介質(zhì)基板(20)、天線輻射貼片(30)、50歐姆饋線(31)和兩個尺寸參數(shù)不同的Mushroom-EBG單元(40，50)，

部分金屬接地板(10)位于介質(zhì)基板(20)的下表面，天線輻射貼片(30)和50歐姆饋線(31)位于介質(zhì)基板(20)的上表面，兩個Mushroom-EBG單元(40，50)分別加載于50歐姆饋線(31)兩側(cè)。

所述的一種新型的EBG雙陷波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。

所述的一種新型的EBG雙陷波UWB天線，其特征在于：兩個尺寸參數(shù)不同的Mushroom-EBG單元(40，50)為正方形，分別加載于50歐姆饋線(31)左右兩側(cè)形成耦合，包括介質(zhì)基板(20)上表面的EBG金屬貼片和兩個金屬圓柱形過孔(41，51)。

所述的一種新型的EBG雙陷波UWB天線，其特征在于：兩個金屬圓柱形過孔(41，51)貫穿于EBG金屬貼片、介質(zhì)基板(20)和部分接地板(10)之間，且分別位于EBG金屬貼片的左上角和右上角。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及特性：

(1)Mushroom-EBG的加載沒有增加天線的尺寸，保證了UWB天線的小型化，且結(jié)構(gòu)簡單、易于集成。

(2)天線相對帶寬較寬，大于136％，VSWR<2的最低頻率為2.28GHz，而最高頻率大于12GHz。

(3)加載Mushroom-EBG結(jié)構(gòu)，對天線的輻射貼片表面電流影響較小，從而保持了UWB天線全頻段良好的全向輻射特性和穩(wěn)定的增益效果。