專利名稱：一種陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信領(lǐng)域中的平面超寬帶天線及頻率可重構(gòu)天線技術(shù)，具體涉及一種陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，無(wú)線技術(shù)面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。受頻帶寬度窄、傳輸速率低以及安全性能差等不良因素的制約，傳統(tǒng)的通信技術(shù)日漸難以適應(yīng)新通信方式的要求。超寬帶(Ultra-wideband，簡(jiǎn)稱UWB)技術(shù)具備系統(tǒng)容量大、保密性好、傳輸速率高等其它無(wú)線技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，近幾年在通信領(lǐng)域獲得了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。超寬帶天線作為超寬帶通信中重要的組成部分，對(duì)系統(tǒng)能否有效地運(yùn)行起著十分關(guān)鍵的作用。隨著超寬帶技術(shù)的開(kāi)放，如何設(shè)計(jì)低剖面、重量輕且易于共形的超寬帶天線也成了一大研究熱點(diǎn)。根據(jù)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)所規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，UffB系統(tǒng)的工作頻率為3.1GHz至10.6GHz。然而，在超寬帶通技術(shù)不斷應(yīng)用中，其存在的問(wèn)題也漸漸地凸顯。比如，在同一頻段范圍內(nèi)，其它通信協(xié)議與超寬帶存在著需要解決的相互干擾的問(wèn)題。這些其它通信協(xié)議的頻段中，比較常見(jiàn)的有WLAN的5.8GHz頻段。當(dāng)超寬帶天線的工作區(qū)域中存在著其它通信協(xié)議的頻段時(shí)，它們之間勢(shì)必會(huì)形成有害的電磁干擾，彼此的通信質(zhì)量也會(huì)因此遭到破壞。如何有效地解決這種干擾是超寬帶通信中必須要面對(duì)和研究的問(wèn)題。傳統(tǒng)的解決系統(tǒng)間干擾的方法是在收發(fā)系統(tǒng)的前端加上特定的帶阻或帶通濾波器，對(duì)工作環(huán)境中的干擾頻段進(jìn)行濾波，但是這種方法通常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度增力口。對(duì)最初的超寬帶天線進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，使得超寬帶天線在通信中易發(fā)生干擾的頻段處產(chǎn)生較大的反射系數(shù)，呈現(xiàn)出“陷波”特性。這樣，在陷波頻段內(nèi)，天線的輻射增益很低，由此便可以解決超寬帶 技術(shù)跟其它的通信協(xié)議之間的干擾問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單易行且成本較低。然而，當(dāng)陷波天線所處的工作環(huán)境發(fā)生改變時(shí)(例如其它無(wú)線協(xié)議消失)，由于加入陷波頻段，天線整體的工作頻段變窄，這就會(huì)導(dǎo)致頻率資源的浪費(fèi)。如何設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)不同工作環(huán)境的超寬帶天線，使之既能避免頻段干擾，又能在干擾消失時(shí)，盡量提高頻帶利用率，是陷波超寬帶天線設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容為了降低超寬帶天線的制作復(fù)雜度和成本，適應(yīng)不同的工作環(huán)境，既能避免頻段干擾又能提高頻帶利用率，本實(shí)用新型提供一種陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)方案:提出的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線包括:介質(zhì)基板、金屬鍍層以及兩個(gè)微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)開(kāi)關(guān)，其中，所述金屬鍍層包括輻射單元、共面波導(dǎo)饋線、共面波導(dǎo)地板。所述共面波導(dǎo)地板包括第一共面波導(dǎo)地板、第二共面波導(dǎo)地板，所述輻射單元蝕刻出一個(gè)類C形槽，所述兩個(gè)微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)開(kāi)關(guān)包括第一 MEMS開(kāi)關(guān)、第二 MEMS開(kāi)關(guān)。所述金屬鍍層和所述兩個(gè)MEMS開(kāi)關(guān)位于所述介質(zhì)基板的上表面。所述共面波導(dǎo)饋線與所述第一共面波導(dǎo)地板之間存在第一縫隙，所述共面波導(dǎo)饋線與所述第二共面波導(dǎo)地板之間存在第二縫隙。所述第一 MEMS開(kāi)關(guān)和第二 MEMS開(kāi)關(guān)跨接在所述類C形槽上。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述輻射單元為八邊形結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述輻射單元與所述共面波導(dǎo)饋線相連。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述金屬鍍層的材料是導(dǎo)電性能較好的金屬，如金、銀或銅。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述類C形槽的開(kāi)口向下。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述第一共面波導(dǎo)地板與所述第二共面波導(dǎo)地板的形狀和大小相同。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述第一縫隙與所述第二縫隙的寬度相同。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述第一共面波導(dǎo)地板與所述第二共面波導(dǎo)地板分別位于共面波導(dǎo)饋線的兩側(cè)并且關(guān)于共面波導(dǎo)饋線對(duì)稱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:本實(shí)用新型所提出的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，僅通過(guò)控制兩個(gè)MEMS開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與斷開(kāi)，便可以達(dá)到天線陷波特性有無(wú)的切換。當(dāng)兩個(gè)MEMS開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)時(shí)，超寬帶天線在易發(fā)生干擾的頻段處產(chǎn)生較大的反射系數(shù)，呈現(xiàn)出“陷波”特性，此時(shí)天線的輻射增益很低，由此便可以解決超寬帶技術(shù)跟其它的通信協(xié)議之間的干擾問(wèn)題。當(dāng)兩個(gè)MEMS開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)，“陷波”特性消失，天線能夠有效地工作于UWB的全頻段。該陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境，既能避免頻段干擾，又能在干擾消失時(shí)，提高頻帶利用率和通信效率?！?br>
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線的俯視圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的當(dāng)?shù)谝?MEMS開(kāi)關(guān)和第二 MEMS開(kāi)關(guān)都斷開(kāi)時(shí)的天線電壓駐波比曲線圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的當(dāng)?shù)谝?MEMS開(kāi)關(guān)和第二 MEMS開(kāi)關(guān)都導(dǎo)通時(shí)的天線電壓駐波比曲線圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)例提供了一種陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線包括:介質(zhì)基板I以及位于介質(zhì)基板I上表面的輻射單元2、共面波導(dǎo)饋線3、第一 MEMS開(kāi)關(guān)5、第二 MEMS開(kāi)關(guān)6、第一共面波導(dǎo)地板7、第二共面波導(dǎo)地板8。所述輻射單元2蝕刻出一個(gè)類C形槽4。所述共面波導(dǎo)饋線3與所述第一共面波導(dǎo)地板7之間存在第一縫隙9，所述共面波導(dǎo)饋線3與所述第二共面波導(dǎo)地板8之間存在第二縫隙10。[0021]所述輻射單元2為八邊形結(jié)構(gòu)，等效于在一個(gè)矩形的四個(gè)角均剪去形狀一樣的直角三角形，所述輻射單元2的形狀關(guān)于Z軸對(duì)稱。所述輻射單元2的形狀和大小對(duì)于天線工作頻段的影響最大，選擇合適的尺寸使天線工作于期望的頻段中。具體的，本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述輻射單元2等效于在一個(gè)沿Z軸方向上長(zhǎng)度為14mm、與Y軸平行方向上寬度為23mm的矩形的四個(gè)角均剪去形狀一樣的直角三角形所得的八邊形結(jié)構(gòu)。所述輻射單元2與所述共面波導(dǎo)饋線3相連。所述金屬鍍層的材料是導(dǎo)電性能較好的金屬，如金、銀或銅。所述類C形槽4的開(kāi)口向下，其形狀關(guān)于Z軸對(duì)稱。所述類C形槽4由五部分連接而成:第一條形槽41、第二條形槽42、第三條形槽43、第四條形槽44、第五條形槽45。其中，第一條形槽41和第二條形槽42形狀和大小相同且兩者關(guān)于Z軸對(duì)稱，第三條形槽43和第四條形槽44形狀和大小相同且兩者關(guān)于Z軸對(duì)稱。當(dāng)類C形槽的總長(zhǎng)度為所需抑制頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)的一半時(shí)，在該頻率點(diǎn)及其附近輸入阻抗失配。陷波中心頻率fn(rtc;h與類C
形槽總長(zhǎng)度Lc之間的關(guān)系為
權(quán)利要求1.一種陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，其特征在于包括介質(zhì)基板(I)、金屬鍍層以及兩個(gè)微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)開(kāi)關(guān)，其中，所述金屬鍍層包括輻射單元(2)、共面波導(dǎo)饋線(3)、共面波導(dǎo)地板；所述共面波導(dǎo)地板包括第一共面波導(dǎo)地板(7)、第二共面波導(dǎo)地板(8)，所述輻射單元(2)蝕刻出一個(gè)類C形槽(4)，所述兩個(gè)微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)開(kāi)關(guān)包括第一 MEMS開(kāi)關(guān)(5)、第二 MEMS開(kāi)關(guān)(6);所述金屬鍍層和所述兩個(gè)MEMS開(kāi)關(guān)位于所述介質(zhì)基板(I)的上表面；所述共面波導(dǎo)饋線(3)與所述第一共面波導(dǎo)地板(7)之間存在第一縫隙(9)，所述共面波導(dǎo)饋線(3)與所述第二共面波導(dǎo)地板(8)之間存在第二縫隙(10);所述第一 MEMS開(kāi)關(guān)(5)和第二 MEMS開(kāi)關(guān)(6)跨接在所述類C形槽(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，其特征在于，所述輻射單元(2)為八邊形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，其特征在于，所述輻射單元(2)與所述共面波導(dǎo)饋線(3)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，其特征在于，所述金屬鍍層的材料是導(dǎo)電性能較好的金屬，如金、銀或銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，其特征在于，所述類C形槽(4)的開(kāi)口向下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，其特征在于，所述第一共面波導(dǎo)地板(7)與所述第二共面波導(dǎo)地板(8)的形狀和大小相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，其特征在于，所述第一縫隙(9)與所述第二縫隙(10)的寬度相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，其特征在于，所述第一共面波導(dǎo)地板(7)與所述第二共面波導(dǎo)地板(8)分別位于共面波導(dǎo)饋線(3)的兩側(cè)并且關(guān)于共面波導(dǎo)饋線(3 )對(duì)稱。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種陷波特性可重構(gòu)的超寬帶平面單極子天線，它包括介質(zhì)基板(1)，和位于介質(zhì)基板(1)上表面的金屬鍍層以及兩個(gè)微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)開(kāi)關(guān)。所述金屬鍍層包括輻射單元(2)、共面波導(dǎo)饋線(3)、共面波導(dǎo)地板。其中，所述共面波導(dǎo)地板包括第一共面波導(dǎo)地板(7)、第二共面波導(dǎo)地板(8)，所述輻射單元(2)蝕刻出一個(gè)類C形槽(4)。本實(shí)用新型所提出的天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，僅通過(guò)控制兩個(gè)MEMS開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與斷開(kāi)，便可以達(dá)到天線陷波特性有無(wú)的切換，使天線有效地工作于超寬帶(UWB)頻段的同時(shí)，又能實(shí)現(xiàn)陷波頻段的產(chǎn)生或消失，從而提高了頻帶利用率和通信效率。
文檔編號(hào)H01Q1/52GK203166078SQ20132010732
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者胡斌杰, 黃俊杰 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)