一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的UWB天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于超寬帶（UWB)無線通信領(lǐng)域的天線，尤其是一種具有 WiMAX頻帶帶阻特性的UWB天線。將角部過孔蘑菇形電磁帶隙結(jié)構(gòu)（CLV-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)頻段的信號。
【背景技術(shù)】
[0002] 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天線的研宄與設計作為UWB無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，已成為了研宄的熱 點。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。
[0003] 在實現(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天線已有大量的研宄成果，實現(xiàn)陷 波的技術(shù)可以概括為以下幾種：
[0004] (1)在輻射貼片或接地板刻蝕槽線
[0005] (2)添加寄生元素
[0006] (3)加載SIR的帶阻濾波器
[0007] 這些實現(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。
[0008] 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，可方便獨立地實現(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，設計一款 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的意義。 【實用新型內(nèi)容】
[0009] 本實用新型的目的在于改善現(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、陷波頻段相互影響等缺陷。將一定尺寸參數(shù)的CLV-EBG結(jié)構(gòu)加載于正六邊形UWB 天線的饋線附近，形成耦合，有效地濾除了WIMAX頻段的信號，并且陷波頻段特性可以通過 CLV-EBG結(jié)構(gòu)獨立調(diào)節(jié)。
[0010] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0011] 一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的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CLV-EBG單元（40)。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，CLV-EBG單元（40)加載于50歐姆饋線（31)左側(cè)，包括介質(zhì)基板 (20)上表面EBG金屬貼片和金屬圓柱形過孔（41)。
[0012] 所述的一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的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。
[0013] 所述的一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的UWB天線，其特征在于：其特征在于， CLV-EBG單元（40)為正方形，金屬圓柱形過孔（41)貫穿于EBG金屬貼片、介質(zhì)基板（20)和 部分金屬接地板（10)之間，且位于EBG金屬貼片的左上角。
[0014] 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及特性：
[0015] (l)CLV-EBG相比于傳統(tǒng)的蘑菇形電磁帶隙（CMT-EBG)結(jié)構(gòu)尺寸小，保證了UWB天 線的小型化，且結(jié)構(gòu)簡單、易于集成。
[0016] (2)天線相對帶寬較寬，達到131%，VSWR〈2的范圍為2. 28GHz-10. 92GHZ。
[0017] (3)加載CLV-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。
[0018] (4)WIMAX陷波頻段特性（帶寬、位置等）可以通過調(diào)節(jié)CLV-EBG結(jié)構(gòu)單元參數(shù)進 行獨立地控制。
【附圖說明】
[0019] 圖1是天線基本結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0020] 圖2是天線背面基本結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖3是EBG陷波原理圖；
[0022] 圖4是天線駐波比參數(shù)示意圖；
[0023] 圖5是天線峰值增益示意圖；
[0024] 圖6是天線在4GHz下的H面方向圖；
[0025] 圖7是天線在4GHz下的E面方向圖；
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。
[0027] 如圖1、圖2所示，一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的UWB天線，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CLV-EBG單元（40)。其 中部分接地板（10)位于介質(zhì)基板（20)底面，且上頂邊與天線輻射貼片（30)之間有一定距 離（U-Lg)，此距離用于調(diào)節(jié)UWB天線高頻段阻抗匹配。在部分金屬接地板（10)上頂邊中 間部分中心刻蝕了一個寬為Ws，長為1^的矩形槽（11)，其寬度與50歐姆饋線（31)相等，此 矩形槽用于改善天線寬頻帶特性，提高駐波比帶寬。
[0028] 本實用新型的天線中，介質(zhì)基板（20)的相對介電常數(shù)為3,損耗角正切為0.004， 高度為h，加工成本低，易于與普通印刷電路板集成。
[0029] 天線輻射貼片（50)是邊長為W的正六邊形，其上頂邊與介質(zhì)基板（20)頂邊重合， 下底邊與50歐姆饋線（31)相接，饋線寬度為Wf。
[0030] CLV-EBG單元（40)為正方形，加載于50歐姆饋線（31)右側(cè)臨近位置形成耦合， CLV-EBG單元（40)與50歐姆饋線（31)的距離為&，包括加載于介質(zhì)基板（20)上表面的 EBG金屬貼片和金屬圓柱形過孔（41)。
[0031] EBG金屬貼片中心與介質(zhì)基板（20)下底邊相距Lg/2,邊長為ai，沒有增加天線的 尺寸，保持了天線的小型化。金屬圓柱形過孔（41)位于EBG金屬貼片的右上角，半徑為 ri， 其邊緣與EBG金屬貼片邊緣相距0. 2m。
[0032] 如圖3所示，這里從該UWB天線的主視圖來說明CLV-EBG結(jié)構(gòu)的陷波原理，其中介 質(zhì)基板為透視結(jié)構(gòu)。當通過50歐姆饋線（31)向天線饋電時，EBG結(jié)構(gòu)金屬貼片與50歐姆 饋線（31)形成耦合電容C1(l，與部分金屬接地板（10)通過介質(zhì)基板（20)形成耦合電容Cn， 通過金屬圓柱形過孔（41)的電流回路等效為電感L1(l，從而形成了一個并聯(lián)LC諧振回路， 諧振頻率
【主權(quán)項】
1. 一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的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CLV-EBG單元（40)，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，CLV-EBG單元（40)加載于50歐姆饋線（31)左側(cè)，包括介質(zhì)基板（20)上 表面EBG金屬貼片和金屬圓柱形過孔（41)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的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。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的UWB天線，其特征在于：其 特征在于，CLV-EBG單元（40)為正方形，金屬圓柱形過孔（41)貫穿于EBG金屬貼片、介質(zhì) 基板（20)和部分金屬接地板（10)之間，且位于EBG金屬貼片的左上角。
【專利摘要】一種具有WiMAX頻帶帶阻特性的UWB天線，涉及超寬帶(UWB)無線通信領(lǐng)域，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)和角部過孔蘑菇形電磁帶隙(CLV-EBG)結(jié)構(gòu)單元(40)。將CLV-EBG結(jié)構(gòu)單元(40)與正六邊形UWB天線的50歐姆饋線(31)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)頻段的信號。該天線在全頻段內(nèi)具有良好的全向輻射特性和穩(wěn)定的增益效果，陷波特性良好，且陷波頻段特性可以獨立調(diào)節(jié)，適用于UWB無線通信系統(tǒng)。
【IPC分類】H01Q1-38, H01Q5-314, H01Q1-48, H01Q5-50, H01Q5-25
【公開號】CN204333238
【申請?zhí)枴緾N201420812334
【發(fā)明人】孔媛媛, 張道亮, 王琢
【申請人】哈爾濱飛羽科技有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月18日