CN103633439A - 超宽带陷波天线 - Google Patents

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廖成
冯菊
常雷
陈伶璐
盛楠
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Abstract

本发明公开了一种具有带阻功能且体积较小的超宽带陷波天线。该超宽带陷波天线包括介质基板，所述介质基板的下表面设置有接地板，所述介质基板的上表面设置有辐射贴片以及与辐射贴片相连的微带馈线，所述介质基板的下表面设置有寄生单元并且所述寄生单元位于辐射贴片下方，所述寄生单元与接地板之间存在间隙，所述寄生单元为双U形的贴片。当辐射贴片的电磁波耦合到寄生单元上，谐振时寄生单元的电流与辐射贴片的电流相反，从而产生陷波功能，使超宽带陷波天线具有带阻特性，该超宽带陷波天线采用寄生单元形成陷波，代替了滤波器的设计，减低了设计成本和系统的复杂性，使得天线结构简单，紧凑小巧，便于集成，易于生产，适合在天线技术领域推广运用。

Description

超宽带陷波天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，具体涉及一种超宽带陷波天线。
背景技术
超宽带技术是一种新型的无线通信技术，具有传输速率高、功耗低、成本低、系统结构简单等特点，因而成为近年来无线通信的研究热点之一。美国联邦通信委员会（FederalCommunication Commission，FCC）在2002年开放了3.1GHz-10.6GHz频段，并允许UWB技术用于民用，从那以后，无线超宽带技术得到极大的关注与发展。作为无线通信系统的关键组成部分，超宽带天线的设计成为制约超宽带无线通信信道容量与质量的重要因素。由于超宽带的频带从3.1到10.6GHz，而这个频段内不可避免的存在一些无线通信系统的信号干扰，例如频段在3.3-3.7GHz的WiMAX(全球微波互联接入)，以及频段在5.15-5.825GHz的WLAN（无线局域网）等。为了避免这些频段信号的干扰，就有必要设计出具有带阻特性的超宽带天线。
一般解决上述问题的方法是在超宽带系统内引入带阻滤波器，但这不可避免的增大了系统的体积、复杂度不利于系统的集成，同时相应的成本也较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有带阻功能且体积较小的超宽带陷波天线。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：该超宽带陷波天线，包括介质基板，所述介质基板的下表面设置有接地板，所述介质基板的上表面设置有辐射贴片以及与辐射贴片相连的微带馈线，所述介质基板的下表面设置有寄生单元并且所述寄生单元位于辐射贴片下方，所述寄生单元与接地板之间存在间隙。
进一步的是，所述寄生单元包括第一U形贴片和第二U形贴片，所述第一U形贴片包括第一垂直枝节、第一水平枝节和第二水平枝节，所述第一水平枝节、第二水平枝节设置在第一垂直枝节的左侧并且分别设置在第一垂直枝节的两端；所述第二U形贴片包括第二垂直枝节、第三水平枝节和第四水平枝节，所述第三水平枝节、第四水平枝节设置在第二垂直枝节的右侧并且分别设置在第二垂直枝节的两端，所述第一U形贴片与第二U形贴片沿介质基板的纵线中心线对称设置。
进一步的是，所述辐射贴片包括一个矩形贴片和一个类梯形贴片，所述类梯形贴片的两条腰线为圆弧。
进一步的是，所述接地板的形状与辐射贴片的形状相同。
进一步的是，所述微带馈线的特性阻抗为50欧姆，宽度为1.48mm。
进一步的是，所述介质基板采用相对介电常数为2.2的Rogers RT或duroid5880。
本发明的有益效果在于：通过在介质基板的下表面设置寄生单元并且所述寄生单元位于辐射贴片下方，所述寄生单元与接地板之间存在间隙，这样辐射贴片的电磁波耦合到寄生单元上，谐振时寄生单元的电流与辐射贴片的电流相反，从而产生陷波功能，使超宽带陷波天线具有带阻特性，通过调节寄生单元尺寸可以调节陷波区域覆盖的频段，通过调节寄生单元与接地板之间的间隙可以调节陷波频段的宽度，该超宽带陷波天线采用寄生单元形成陷波，代替了滤波器的设计，减低了设计成本和系统的复杂性，使得天线结构简单，紧凑小巧，便于集成，而且加工方便，成本低廉，易于生产。
附图说明
图1为本发明超宽带陷波天线的正视图；
图2为本发明超宽带陷波天线的左视图；
图3为本发明超宽带陷波天线的后视图；
图4是实施例所述的超宽带陷波天线的回波损耗频率响应电磁仿真曲线和实验测试曲线；
图5是实施例所述的超宽带陷波天线在3.5GHz的辐射方向图；
图6是实施例所述的超宽带陷波天线的增益响应曲线；
图中标记：介质基板1、接地板2、辐射贴片3、矩形贴片31、类梯形贴片32、微带馈线4、寄生单元5、第一U形贴片51、第一垂直枝节511、第一水平枝节512、第二水平枝节513、第二U形贴片52、第二垂直枝节521、第三水平枝节522、第四水平枝节523。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1、2、3所示，该超宽带陷波天线，包括介质基板1，所述介质基板1的下表面设置有接地板2，所述介质基板1的上表面设置有辐射贴片3以及与辐射贴片3相连的微带馈线4，所述介质基板1的下表面设置有寄生单元5并且所述寄生单元5位于辐射贴片3下方，所述寄生单元5与接地板2之间存在间隙。通过在介质基板1的下表面设置寄生单元5并且所述寄生单元5位于辐射贴片3下方，所述寄生单元5与接地板2之间存在间隙，这样辐射贴片3的电磁波耦合到寄生单元5上，谐振时寄生单元5的电流与辐射贴片3的电流相反，从而产生陷波功能，使超宽带陷波天线具有带阻特性，通过调节寄生单元5尺寸可以调节陷波区域覆盖的频段，通过调节寄生单元5与接地板2之间的间隙可以调节陷波频段的宽度，该超宽带陷波天线采用寄生单元5形成陷波，代替了滤波器的设计，减低了设计成本和系统的复杂性，使得天线结构简单，紧凑小巧，便于集成，而且加工方便，成本低廉，易于生产。
为了提高超宽带陷波天线具有带阻特性，所述寄生单元5包括第一U形贴片51和第二U形贴片52，所述第一U形贴片51包括第一垂直枝节511、第一水平枝节512和第二水平枝节513，所述第一水平枝节512、第二水平枝节513设置在第一垂直枝节511的左侧并且分别设置在第一垂直枝节511的两端；所述第二U形贴片52包括第二垂直枝节521、第三水平枝节522和第四水平枝节523，所述第三水平枝节522、第四水平枝节523设置在第二垂直枝节521的右侧并且分别设置在第二垂直枝节521的两端，所述第一U形贴片51与第二U形贴片52沿介质基板1的纵线中心线对称设置，通过调节寄生单元5各个枝节的长度可以调节陷波区域覆盖的频段，通过调节寄生单元5与接地面的间隙可以调节陷波频段的宽度。
所述辐射贴片3包括一个矩形贴片31和一个类梯形贴片32，所述类梯形贴片32的两条腰线为圆弧，类梯形贴片32起到一个阻抗变换的作用，保证天线具有较好的阻抗匹配特性。
进一步的是，所述接地板2的形状与辐射贴片3的形状相同，可以使得天线的辐射特性与偶极子天线类似，在H面具有良好的全向辐射性能。
为了提高天线的通带特性，所述微带馈线4的特性阻抗为50欧姆，宽度为1.48mm。
实施例
本实施例以陷波频段覆盖5.15-5.825GHz的超宽带陷波天线为例进行说明。
本实施例中介质基板1采用相对介电常数为2.2的Rogers RT或duroid5880，基板的高度为32mm，宽度为24mm，厚度为0.508mm。天线加工可采用PCB工艺实现。
所述的微带馈线4的特征阻抗为50欧姆，宽度为1.48mm。
本实施例超宽带陷波天线的回波损耗频率响应电磁仿真曲线和实验测试曲线如图4所示，可以看出，天线的阻抗带宽覆盖了3.1-10.6GHz的超宽带频段，并且陷波频段为5.0-5.98，避免了与WLAN5.15-5.825GHz系统间的相互干扰。
图5为超宽带陷波天线在3.5GHz的辐射方向图，E面方向图呈“8”字形，H面为全向辐射，满足超宽带无线系统应用要求，具有良好的辐射特性。
图6给出了超宽带陷波天线的增益随频率变化的曲线，在陷波频段内，超宽带陷波天线的增益有了明显的下降。

Claims (6)

1.超宽带陷波天线，包括介质基板（1），所述介质基板（1）的下表面设置有接地板（2），所述介质基板（1）的上表面设置有辐射贴片（3）以及与辐射贴片（3）相连的微带馈线（4），其特征在于：所述介质基板（1）的下表面设置有寄生单元（5）并且所述寄生单元（5）位于辐射贴片（3）下方，所述寄生单元（5）与接地板（2）之间存在间隙。
2.如权利要求1所述的超宽带陷波天线，其特征在于：所述寄生单元（5）包括第一U形贴片（51）和第二U形贴片（52），所述第一U形贴片（51）包括第一垂直枝节（511）、第一水平枝节（512）和第二水平枝节（513），所述第一水平枝节（512）、第二水平枝节（513）设置在第一垂直枝节（511）的左侧并且分别设置在第一垂直枝节（511）的两端；所述第二U形贴片（52）包括第二垂直枝节（521）、第三水平枝节（522）和第四水平枝节（523），所述第三水平枝节（522）、第四水平枝节（523）设置在第二垂直枝节（521）的右侧并且分别设置在第二垂直枝节（521）的两端，所述第一U形贴片（51）与第二U形贴片（52）沿介质基板（1）的纵线中心线对称设置。
3.如权利要求2所述的超宽带陷波天线，其特征在于：所述辐射贴片（3）包括一个矩形贴片（31）和一个类梯形贴片（32），所述类梯形贴片（32）的两条腰线为圆弧。
4.如权利要求3所述的超宽带陷波天线，其特征在于：所述接地板（2）的形状与辐射贴片（3）的形状相同。
5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的超宽带陷波天线，其特征在于：所述微带馈线（4）的特性阻抗为50欧姆，宽度为1.48mm。
6.如权利要求5所述的超宽带陷波天线，其特征在于：所述介质基板（1）采用相对介电常数为2.2的Rogers RT或duroid5880。
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