一種新型的三陷波超寬帶天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型的三陷波超寬帶天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從2002年1月14日，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)將3. 1-10. 6GHz頻率劃歸為民用的 免許可證的超寬帶（UWB)頻段后，超寬帶短距離通信技術(shù)變成為無線通信領(lǐng)域激烈競(jìng)爭(zhēng)的 焦點(diǎn)，作為重要組成部分的超寬帶天線，近年來也成為科技人員研究的熱門課題。UWB頻段 被定義為相對(duì)帶寬為>20%或是絕對(duì)帶寬大于500MHz的范圍。然而在超寬帶系統(tǒng)指定的頻 段內(nèi)已經(jīng)存在這一些窄帶通信系統(tǒng)，比如說是，WIMAX(3. 3GHz-3. 7Ghz)通信系統(tǒng)、無線局域 網(wǎng)WLAN(5. 15GHZ-5. 825GHz)和一些C波段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的信號(hào)會(huì)對(duì)超寬帶通 信產(chǎn)生干擾。為了抑制超寬帶系統(tǒng)與窄帶系統(tǒng)之間的干擾，通常需要在超寬帶系統(tǒng)內(nèi)引入 帶阻帶濾波器濾除窄頻帶，但是這勢(shì)必增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。
[0003]UWB通信與傳統(tǒng)窄帶和寬帶通信系統(tǒng)有很大不同，尤其在短距離無線通信方面具 有其他無線技術(shù)無法相比的高傳輸速率，可將電子設(shè)備諸如個(gè)人電腦、電視機(jī)、多媒體、手 機(jī)等快速有效的連接起來組建個(gè)人局域網(wǎng)進(jìn)而共享照片，音樂、視頻等資源。
[0004] -般在UWB通信系統(tǒng)產(chǎn)生單陷波和雙陷波是通過在天線中添加諧振結(jié)構(gòu)單元。這 些結(jié)構(gòu)單元包括L形槽，U形槽，W形槽，H形槽，C形槽，W形槽等。也有其一其他方法，如 在天線中添加SRR諧振結(jié)構(gòu)單元。最常用的就是開槽技術(shù)，如專利號(hào)CN202373694U，專利名 稱為《具有雙陷波特性的超寬帶天線》的中國(guó)專利，該專利在輻射貼片上開了兩個(gè)槽來實(shí)現(xiàn) 雙陷波特性，但是其中對(duì)于WLAN頻段的阻帶雖然達(dá)到了陷波的效果，但是有相當(dāng)一部分不 該陷掉的頻段也被濾除了。
[0005] 因此設(shè)計(jì)帶有窄帶濾波特性的超寬帶天線是解決問題的重要方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種處于超寬帶頻段，能 夠有效的降低WIMAX(3. 3GHZ-3. 7GHz)WLAN(5. 15-5. 85GHz)網(wǎng)絡(luò)和C波段的電磁干擾的帶 有窄帶陷波特性的超寬帶天線。
[0007] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 包括介質(zhì)基板，位于介質(zhì)基板正面中央的矩形輻射單元、采用的是共面波導(dǎo)（CPW) 饋電，饋線直接與矩形輻射單元的中央連接，饋電線直接與SMA內(nèi)導(dǎo)體連接，SMA的外導(dǎo)體 與接地面連接。
[0009] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：
[0010] 一種新型的三陷波超寬帶天線，其特征在于，包括一塊介質(zhì)基板，金屬導(dǎo)體面都印 制在介質(zhì)基板的同一側(cè)，其中有矩形的輻射單元結(jié)構(gòu)、共面波導(dǎo)饋電線、不完整的接地面； 矩形輻射單元上刻蝕了三條類U形槽，這樣的結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生三個(gè)頻段的陷波，饋電線左右兩 邊是部分接地面；采用的是微共面波導(dǎo)饋電的方式進(jìn)行饋電。
[0011] 所述一種新型的三陷波超寬帶天線，其特征在于，矩形輻射單元的下方采用的是 漸變形結(jié)構(gòu)，其中部與饋電線相連；矩形輻射面上刻蝕了三個(gè)不同尺寸的類U形槽結(jié)構(gòu)。
[0012] 所述一種新型的三陷波超寬帶天線，其特征在于，饋電線兩側(cè)的不完整接地面采 用的是漸變形結(jié)構(gòu)。
[0013] 所述一種新型的三陷波超寬帶天線，其特征在于，改變輻射面上的類U形槽的長(zhǎng) 度和槽的高度，以改變諧振頻率和陷波中心頻率。
[0014] 所述一種新型的三陷波超寬帶天線，其特征在于，所述輻射單元為矩形，其下邊緣 是采用漸變型結(jié)構(gòu)的貼片。
[0015] 所述一種新型的三陷波超寬帶天線，其特征在于，饋電單元為共面波導(dǎo)饋電，且矩 形輻射單元的中部直接與饋電線相連。
[0016] 本發(fā)明主要是利用漸變型的矩形輻射單元和共面波導(dǎo)饋電的方式來實(shí)現(xiàn)超寬帶 通信的需求，實(shí)現(xiàn)覆蓋整個(gè)超寬帶。通過調(diào)整輻射單元結(jié)構(gòu)中的中間的槽的長(zhǎng)度來產(chǎn)生三 個(gè)頻段的陷波，該天線的結(jié)構(gòu)接單，工作帶寬寬，便于加工，成本低廉。
[0017] 本發(fā)明的天線可以用于短距離室內(nèi)的無線等設(shè)備上，降低了 WIMAX(3. 3GHz-3. 7GHz)、WLAN (5. 14Ghz-5. 85GHz)網(wǎng)絡(luò)和 C 波段的衛(wèi)星頻段對(duì) UWB 通信系 統(tǒng)的電磁干擾。
[0018] 本發(fā)明屬于CPW饋電的天線，該天線印制在介質(zhì)基板的同一側(cè)上，其輻射單元為 漸變型矩形貼片。該天線具有良好的阻抗帶寬和陷波特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且陷波帶寬的中心可 以調(diào)節(jié)槽的長(zhǎng)度來進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此大大增加了其實(shí)用的范圍。本發(fā)明采用的是印刷天線結(jié) 構(gòu)和CPW饋電結(jié)構(gòu)，大大降低了天線的體積，大大利于和射頻前端的微波集成電路的集成， 簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)。
[0019] 按照微帶饋電的優(yōu)勢(shì)和設(shè)計(jì)技術(shù)思路，本發(fā)明的技術(shù)方案的特點(diǎn)為：
[0020] 1、輻射單元采用漸變型矩形輻射面，類似于傳統(tǒng)的印刷單極子天線，便于設(shè)計(jì)和 制作，且能保證較好的阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)寬頻帶阻抗匹配，同時(shí)有較好的全向輻射特性。
[0021] 2、本發(fā)明采用CPW饋電結(jié)構(gòu)，饋電線直接和T形福射單元連接。
[0022] 3、本發(fā)明采用的是漸變型結(jié)構(gòu)與饋電線連接，有效的改善天線饋電的阻抗特性， 實(shí)現(xiàn)更好超寬帶的匹配。
[0023] 4、本發(fā)明通過改變矩形輻射單元中的槽的長(zhǎng)度，從而改變天線表面的電流分布， 產(chǎn)生三個(gè)諧振頻率，從而形成三個(gè)陷波，實(shí)現(xiàn)超寬帶和WIMAX (3. 3GHz-3. 7Ghz)和WLAN (5. 14Ghz-5. 85GHz)網(wǎng)絡(luò)以及C波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的協(xié)同通信。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的顯著的優(yōu)點(diǎn)為：
[0025] 1、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)更寬的阻抗帶寬，所以在設(shè)計(jì)超寬帶天線實(shí)用漸變型矩形結(jié)構(gòu) 的輻射單元，展寬的天線的阻抗帶寬，覆蓋了 UWB的整個(gè)頻段。所設(shè)計(jì)的超寬帶天線覆蓋 3. OGHz-10. 6GHz，同時(shí)在 WIMAX(3. 3GHz-3. 7GHz)、WLAN (5. 14Ghz-5. 85GHz)頻段和 C 波段 中7GHz分別產(chǎn)生一個(gè)陷波帶寬，抑制其潛在的干擾，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。
[0026] 2、本發(fā)明引入了濾波器設(shè)計(jì)理論與技術(shù)的開路/短路微帶線調(diào)節(jié)技術(shù)。通過調(diào)節(jié) 矩形輻射單元中的槽來產(chǎn)生陷波特性。本使用新型采用開槽的方式，通過調(diào)節(jié)槽的長(zhǎng)度來 調(diào)節(jié)陷波的中心頻率和帶寬。該結(jié)構(gòu)省去了濾波器的設(shè)計(jì)，降低了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，提 _ 了系統(tǒng)的性能。
[0027] 4、該天線的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，體積小，設(shè)計(jì)加工方便，成本低廉。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)正視圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的描述：
[0031] 本發(fā)明如圖1、圖2由矩形輻射單元4、共面波導(dǎo)饋電線6、接地面7、矩形輻射單元 4刻蝕了三個(gè)類U形槽2、3、4。整個(gè)天線印制在介電常數(shù)為3. 55的介質(zhì)基板1的同一側(cè)。 該超寬帶天線的饋線6的下端與SMA內(nèi)導(dǎo)體連接。SMA的外導(dǎo)體與接地面7相連。根據(jù)圖 1、圖2所示的結(jié)構(gòu)，槽1距離接地面的上端9mm，槽2距離接地面上端6. 4mm，槽3距離接地 面上端3_。設(shè)計(jì)時(shí)選擇適當(dāng)?shù)某叽?，就能滿足其超寬帶特性和陷波特性。
[0032] 本發(fā)明幾何尺寸為26mm*30mm*0. 8mm，介電常數(shù)為3. 55的介質(zhì)基板1。
[0033] 本發(fā)明的天線的陷波特性區(qū)域是通過經(jīng)驗(yàn)公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型的H陷波超寬帶天線，其特征在于，包括一塊介質(zhì)基板，金屬導(dǎo)體面都印制 在介質(zhì)基板的同一側(cè)，其中有矩形的福射單元結(jié)構(gòu)、共面波導(dǎo)饋電線、不完整的接地面；矩 形福射單元上刻蝕了H條類U形槽，該樣的結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生H個(gè)頻段的陷波，饋電線左右兩邊 是部分接地面；采用的是微共面波導(dǎo)饋電的方式進(jìn)行饋電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的H陷波超寬帶天線，其特征在于，矩形福射單元的下方 采用的是漸變形結(jié)構(gòu)，其中部與饋電線相連；矩形福射面上刻蝕了H個(gè)不同尺寸的類U形 槽結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的H陷波超寬帶天線，其特征在于，饋電線兩側(cè)的不完整 接地面采用的是漸變形結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的H陷波超寬帶天線，其特征在于，改變福射面上的類U形 槽的長(zhǎng)度和槽的高度，W改變諧振頻率和陷波中也頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的H陷波超寬帶天線，其特征在于，所述福射單元為矩形， 其下邊緣是采用漸變型結(jié)構(gòu)的貼片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的H陷波超寬帶天線，其特征在于，饋電單元為共面波導(dǎo) 饋電，且矩形福射單元的中部直接與饋電線相連。
【專利摘要】1.本發(fā)明公開了一種新型的具有三陷波特性的超寬帶天線，其特征在于，包括一塊介質(zhì)基板，金屬導(dǎo)體面都印制在介質(zhì)基板的同一側(cè)，其中有矩形的輻射單元結(jié)構(gòu)、共面波導(dǎo)饋電線、不完整的接地面；矩形輻射單元上刻蝕了三條類U形槽，這樣的結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生三個(gè)頻段的陷波，饋電線左右兩邊是部分接地面；采用的是微共面波導(dǎo)饋電的方式進(jìn)行饋電。
【IPC分類】H01Q1-50, H01Q1-38
【公開號(hào)】CN104681967
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310637309
【發(fā)明人】吳永飛, 張道亮, 金佳佳
【申請(qǐng)人】哈爾濱黑石科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年12月2日