CN102790266B - 超宽带双陷波天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超宽带双陷波天线，它包括介质基板、共面波导接地面、微带辐射贴片和共面波导馈线；所述的共面波导接地面、微带辐射贴片和共面波导馈线都固定于介质基板上表面；所述的微带辐射贴片位于介质基板的中部，共面波导馈线从介质基板边缘引向微带辐射贴片并与其连接，共面波导接地面由两片矩形金属平面结构构成，分别固定于共面波导馈线两侧且与微带辐射贴片具有间隙。本发明利用共面波导馈电方式，利用圆形单极子贴片天线实现超宽带阻抗带宽，利用倒U形槽和类H形槽分别在阻抗带宽内形成两陷波点，通过调整槽结构尺寸，使陷波点位于超宽带频带内互扰频点，实现超宽带通信与互扰通信系统相互兼容协同通信。

Description

超宽带双陷波天线

技术领域

本发明涉及的是一种平面印制天线，特别是涉及一种超宽带双陷波天线。

背景技术

超宽带（UWB）技术是将会为无线局域网WLAN和个人域网PAN接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它开发了一个具有对信道衰落不敏感，发射信号功率谱密度低，有低截获能力，系统复杂度低，能提供到厘米的定位精度等优点。UWB尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。它具有隐蔽性好、抗多径和窄带干扰能力强、传输速率高、系统容量大、穿透能力强、低功耗、系统复杂度低等一系列优点，而且可以重复利用频谱，解决频谱拥挤不堪的问题。

2002年,从美国联邦通信委员会the Federal Communications Commission( FCC)把3.1- 10.6 GHz频段分配给超宽带通信使用以来,UWB技术更是得到了更加广泛的关注，成为研究热点，如中国发明专利“小型超宽带天线”专利号200610117571.9，“基片集成波导馈电结构超宽带天线”专利号200610148205.X等，全球科研与工程人员设计开发了很多不同结构形式的超宽带天线。但在超宽带频段中存在很多窄带通信系统，例如无线局域网(WLAN：2.4-2.483GHz；5.15-5.35GHz；5.725-5.825GHz），宽带互通微波接入(Wimax：2.5-2.69GHz； 3.4-3.69GHz；5.25-5.850GHz）和用于卫星通信的C波段（3.7-4.2GHZ）和X波段(7.25-7.75GHz；7.9-8.4GHz)，使用UWB通信的同时要避免与这些窄带通信系统的相互干扰问题，而干扰一旦发生，必将会严重影响各自通信系统的通信质量。

如何有效的抑制或者减少这些通信系统与超宽带系统的之间的干扰一直是个难题。使用滤波器可有效抑制干扰信号，但这势必增大了系统体积，增加设计和硬件成本，不符合超宽带设备低成本、小型化的基本要求。

利用陷波特性，可以在指定频点上设置阻带，有效滤除特定频率的信号。将陷波特性应用于天线，便可以设计出具有阻带特性的天线，有效滤除干扰，提高通信系统性能。本发明正是基于上述目的设计的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、易于实现、加工生产成本低、兼容FCC超宽带工作频带、具有阻带特性的超宽带双陷波天线，它可使用在无线局域网、无线个域网的通信设备天线。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本实用新型是一种超宽带双陷波天线，它包括介质基板、共面波导接地面、微带辐射贴片和共面波导馈线；所述的共面波导接地面、微带辐射贴片和共面波导馈线都固定于介质基板上表面；所述的微带辐射贴片位于介质基板的中部，共面波导馈线从介质基板边缘引向微带辐射贴片并与其连接，共面波导接地面由两片矩形金属平面结构构成，分别固定于共面波导馈线两侧且与微带辐射贴片具有间隙。

所述的微带辐射贴片为圆形并具有开缝结构。

所述的圆形辐射贴片带有槽结构。

所述的槽结构为两个槽的组合。

所述的两个槽分别为倒U形槽和类H形槽。

所述的U形槽带有矩形调谐单元。

所述的类H形槽的双边为圆缺且带有矩形调谐单元。

所述的共面波导接地面由两片矩形金属平面结构构成。

所述的介质基板为聚四氟乙烯材质，相对介电常数为2～8，其介电损耗角正切（tanδ）不大于10^-3。

所述的位于共面波导馈线两侧的共面波导接地面在靠近共面波导馈线的一侧具有扇形切角，为具有扇形切角的矩形金属接地面形式。

本发明结构简单，单层印制电路板工艺即可实现，平面尺寸小巧便于和无线通信设备集成，本发明利用共面波导馈电方式，利用圆形单极子贴片天线实现超宽带阻抗带宽，利用倒U形槽和类H形槽分别在阻抗带宽内形成两陷波点，通过调整槽结构尺寸，使陷波点位于超宽带频带内互扰频点，实现超宽带通信与互扰通信系统相互兼容协同通信。本发明实施简单，工艺成熟，自动化程度高，生产成本低廉，其应用范围较广。

本发明兼容FCC标准下超宽带通信需求，可作为其协议标准的无线设备收发天线使用；本发明具有两个陷波点，通过调整辐射贴片上的槽结构，可调整陷波频点，使其阻隔特定频点上的无线信号。从而，使用此天线的超宽带通信设备可以与特定通信设备协同通信，互不干扰。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1a、图1b、图1c是本发明第一个实施例的俯视图、侧视图、主视图；

图2是本发明第一个实施例的驻波比曲线图；

图3是本发明第一个实施例在3.1GHz的方向图；

图4是本发明第一个实施例在4.4GHz的方向图；

图5是本发明第一个实施例在8GHz的方向图；

图6a、图6b、图6c是本发明第二个实施例的俯视图、侧视图、主视图。

具体实施方式

实施例1：

如图1a、图1b、图1c所示，本实用新型是一种超宽带双陷波天线，它包括介质基板1、共面波导接地面2、圆形微带辐射贴片3和共面波导馈线4。共面波导接地面2、微带辐射贴片3和共面波导馈线4都固定于介质基板1上表面，微带辐射贴片3位于介质基板1的中部，共面波导馈线4从介质基板1边缘引向微带辐射贴片3并与其连接，共面波导接地面2由两片矩形金属平面结构构成，分别固定于共面波导馈线4两侧且与微带辐射贴片3保持一定距离，可用PCB工艺实现。所述的微带辐射贴片3为圆形并具有开缝结构。

所述的介质基板1厚度1.6mm，为聚四氟乙烯微波介质板，介电常数2.6。

所述的共面波导馈线4特征阻抗50ohm，线宽5.15mm，可用PCB工艺实现。

所述的微带辐射贴片3为具有组合槽结构的圆形金属贴片，半径13mm，可用PCB工艺实现。组合槽结构由倒U形槽31和类H形槽32组合而成。倒U形槽31双臂的自由端带有矩形调谐槽311。类H形槽32的双边为圆缺，在圆缺形双边外侧圆缺中轴线上带有矩形调谐槽321。上述组合槽结构左右对称，其中轴线与介质基板1、共面波导接地面2、辐射贴片3、共面波导馈线4的中轴线保持一致，并可根据阻抗带宽特性、陷波点特性、方向图特性沿轴向分别调整位置并寻求适当的结构尺寸。

图2为本发明实施方式1的驻波比数据图，由图所示，天线阻抗带宽满足FCC超宽带通信要求，且天线分别在3.6GHz，6GHz设置两个陷波点，可有效阻隔游牧在3.5GHz和5.8GHz频段下WiMax无线信号。从而，使用此天线的超宽带通信设备可以与WiMax通信设备协同通信，互不干扰。图3、图4、图5分别为本发明实施方式1的工作频点方向图。可见此天线方向性良好，可以满足使用者的需求。

实施例2：

如图6a、图6b、图6c所示，所述的位于共面波导馈线4’两侧的共面波导接地面2’在靠近共面波导馈线4’的一侧具有扇形切角21’，为具有扇形切角的矩形金属接地面形式。利用扇形切角21’可以调整圆形微带辐射贴片3’与共面波导接地面2’之间的耦合电容和耦合电感，改善天线的阻抗带宽特性和带阻特性，使得此天线调整兼容模式更为灵活。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明实施各种相应的变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种超宽带双陷波天线，它包括介质基板、共面波导接地面、微带辐射贴片和共面波导馈线；所述的共面波导接地面、微带辐射贴片和共面波导馈线都固定于介质基板上表面；其特征在于：所述的微带辐射贴片位于介质基板的中部，共面波导馈线从介质基板边缘引向微带辐射贴片并与其连接，共面波导接地面由两片矩形金属平面结构构成，分别固定于共面波导馈线两侧且与微带辐射贴片具有间隙；所述的微带辐射贴片为圆形，圆形微带辐射贴片带有槽结构；所述的槽结构为两个槽的组合；所述的两个槽分别为倒U形槽和类H形槽，倒U形槽的双臂自由端带有矩形调谐槽，类H形槽的双边为圆缺，且在圆缺形双边外侧圆缺中轴线上带有矩形调谐槽。

2.根据权利要求1所述的超宽带双陷波天线，其特征在于：所述的介质基板为聚四氟乙烯材质，相对介电常数为2～8，其介电损耗角正切（tanδ）不大于10^-3。

3.根据权利要求1所述的超宽带双陷波天线，其特征在于：所述的位于共面波导馈线两侧的共面波导接地面在靠近共面波导馈线的一侧具有扇形切角。