CN103972659B - 一种双带阻特性的超宽带天线 - Google Patents

Abstract

一种双带阻特性的超宽带天线，它涉及一种超宽带天线，具体涉及一种双带阻特性的超宽带天线。本发明为了解决传统的超宽带天线不具有带阻特性，干扰WLAN和WiMAX两个频段工作的问题。本发明的左侧正方形贴片印刷在介质板正面的左下角，且左侧正方形贴片的左侧边与介质板正面的左侧边缘接触，左侧正方形贴片的底边与介质板正面的下边缘接触，右侧正方形贴片印刷在介质板正面的右下角，右侧正方形贴片的底边与介质板正面的下边缘接触，长方形贴片竖直印刷在介质板正面的下部，长方形贴片的顶边与双曲线辐射贴片曲线边的底部接触，双曲线辐射贴片上由上至下依次开有第一U形缝隙和第二U形缝隙。本发明用于无线通信领域。

Description

一种双带阻特性的超宽带天线

技术领域

本发明涉及一种超宽带天线，具体涉及一种双带阻特性的超宽带天线，属于无线通信领域。

背景技术

超宽带通信技术(UWB，Ultra Wide Band)已经有一段相当长的历史，早在20世纪60年代就已经有了超宽带发射机和接收机的相关技术，但早期它只在通信、传感、雷达、军事等方面有所应用。2002年，美国联邦通信委员会(FCC)把3.1～10.6GHz作为工作系统和测量系统的工作频率范围，并且规定除了应用于数字通信、雷达和安全等领域外，还可以应用于测量系统、车载雷达系统和成像系统等商用、民用领域，从此UWB通信技术在工业界和学术界受到广泛关注。近年来UWB通信技术在中短距离无线通信中的到越来越广泛的应用，这与UWB无线通信技术所特有的性能有很大的关系。

UWB通信系统具有窄带通信系统所不具备的特性，它会为无线局域网WLAN和个人局域网PAN的接口卡和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。

随着现代通信的发展，UWB天线向宽频带、小型化、高传输率、低成本、低复杂性等方向发展。UWB印刷单极子天线就是这一发展的产物，2004年，Seong YS提出了一种新型超宽带印刷单极子天线，该天线在VSWR<2时的阻抗带宽可以达到10:1。2005年，Jianxin设计了经典的超宽带印刷单极子天线，贴片是圆形辐射贴片，该天线采用微带线馈电，天线S11<-10dB的频率范围为2.27-12GHz。近几年越来越多的超宽带印刷单极子天线被提出，其中有的是通过改变馈线来增加带宽的，有的是通过改变金属地板的结构来展宽天线的带宽；也可以通过改变辐射贴片的形状来展宽天线的带宽。辐射贴片可以分为三角形、五边形、圆形、椭圆形、心形、领结形和带角矩形等，贴片形状的多样性丰富了超宽带印刷单极子天线的种类。这类天线有尺寸小，易集成，容易加工等优点，完全可以满足天线小型化和集成化的要求。因此超宽带印刷单极子天线是目前超宽带天线研究的一个重要方向。

超宽带通信系统覆盖了3.1-10.6GHz频段，其中有的频段已被WLAN，WiMAX，GPS，WCDMA和广播系统等无线系统所占用。为了减少系统间存在的相互干扰，要求在不增加天线结构复杂度的基础上实现系统兼容、频谱复用，可以使超宽带天线本身具有带阻特性，即在其一定的频段内增大天线驻波系数。所以就出现了具有带阻特性的超宽带 天线。2003年，Schantz提出了具有带阻特性的天线，该天线是通过在椭圆形辐射贴片上开尖劈形或圆环形的狭缝实现带阻功能，调整狭缝的尺寸使带阻中心频率对应于波长的1/4或1/2来实现特定频带内的带阻特性。传统的超宽带天线不具有带阻特性，干扰WLAN和WiMAX两个频段的工作。基于以上所述，公开号为CN103259094A、公开日为2013年8月21日的发明公开了一种小型化双带阻超宽带微带天线，但该文献中并未公开如何拓宽天线的使用范围，也没有披露如何实现共面波导和50Ω馈电线的匹配，以及如何提高反射系数。

发明内容

本发明为解决现有微带天线使用范围小，反射系数低，也无法实现共面波导和50Ω馈电线匹配的问题，进而提出一种双带阻特性的超宽带天线。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括介质板、双曲线辐射贴片、长方形贴片、左侧正方形贴片和右侧正方形贴片，介质板为竖直设置的正方形板体，双曲线辐射贴片印刷在介质板正面的上部，左侧正方形贴片印刷在介质板正面的左下角，且左侧正方形贴片的左侧边与介质板正面的左侧边缘接触，左侧正方形贴片的底边与介质板正面的下边缘接触，右侧正方形贴片印刷在介质板正面的右下角，且右侧正方形贴片的右侧边与介质板正面的右侧边缘接触，右侧正方形贴片的底边与介质板正面的下边缘接触，长方形贴片竖直印刷在介质板正面的下部，且长方形贴片的底边与介质板正面的下边缘接触，长方形贴片的顶边与双曲线辐射贴片曲线边的底部接触，双曲线辐射贴片上由上至下依次开有第一U形缝隙和第二U形缝隙。

本发明的有益效果是：本发明相比一般基本的圆形贴片，能够用更小的体积实现更宽的带宽。不仅如此，本发明在原来基本的超宽带天线的基础上通过对辐射贴片开槽的方法实现带阻特性，通过调节所开槽缝的宽度、长度、宽度和相对位置，达到实现双带阻特性的效果，避免对WLAN和WiMAX两个系统的影响，最大限度的拓展了这类天线的应用前景。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种双带阻特性的超宽带天线包括介质板1、双曲线辐射贴片2、长方形贴片3、左侧正方形贴片4和右侧正方形贴片5，介质板1为竖直设置的正方形板体，双曲线辐射贴片2印刷在介质板1正面 的上部，左侧正方形贴片4印刷在介质板1正面的左下角，且左侧正方形贴片4的左侧边与介质板1正面的左侧边缘接触，左侧正方形贴片4的底边与介质板1正面的下边缘接触，右侧正方形贴片5印刷在介质板1正面的右下角，且右侧正方形贴片5的右侧边与介质板1正面的右侧边缘接触，右侧正方形贴片5的底边与介质板1正面的下边缘接触，长方形贴片3竖直印刷在介质板1正面的下部，且长方形贴片3的底边与介质板1正面的下边缘接触，长方形贴片3的顶边与双曲线辐射贴片2曲线边的底部接触，双曲线辐射贴片2上由上至下依次开有第一U形缝隙2-1和第二U形缝隙2-2。

本实施方式中介质板1底边的中部与地板连接。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种双带阻特性的超宽带天线的介质板1的介电常数为4.4，介质板1的厚度为1mm，介质板1的边长为30mm。

本实施方式的技术效果是：如此设置，能够很好的利用已有板材进行加工。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种双带阻特性的超宽带天线的双曲线辐射贴片2直线边的长度为24mm。

本实施方式的技术效果是：如此设置，能够通过对基本的辐射贴片形状的改进达到展宽通频带和小型化的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种双带阻特性的超宽带天线的第一U形缝隙2-1的缝隙宽度W1为0.5mm，第一U形缝隙2-1的开口宽度W2为8.8mm，第二U形缝隙2-2的缝隙宽度W3为0.1mm，第二U形缝隙2-2的开口宽度W4为11mm。

本实施方式的技术效果是：如此设置，能够使该天线在实现超宽带频带要求的基础上实现双带阻特性，避免对WLAN和WiMAX系统的影响，拓宽此天线的使用范围。其它组成及连接关系与具体实施方式一或三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种双带阻特性的超宽带天线的长方形贴片3两个顶角的倒角半径均为3mm，长方形贴片3的长边为10mm，长方形贴片3的短边为8mm。

本实施方式的技术效果是：如此设置，能够很好实现共面波导和50Ω馈电线的匹配，以便使天线能够获得更好的反射系数，同时，倒角能够减少共面波导和辐射部分之间的不连续型，也是拓宽带宽的重要手段。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种双带阻特性的超 宽带天线的左侧正方形贴片4右上角的倒角半径为1mm，左侧正方形贴片4的边长为10mm，右侧正方形贴片5左上角的倒角半径为1mm，右侧正方形贴片5的边长为10mm。

本实施方式的技术效果是：如此设置，和实施方案五一样能够达到更好的匹配效果。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种双带阻特性的超宽带天线的长方形贴片3左侧边与左侧正方形贴片4右侧边之间的距离为1mm，长方形贴片3右侧边与右侧正方形贴片5左侧边之间的距离为1mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一、五或六相同。

工作原理

本发明通过一个双曲线辐射贴片2实现超宽带的带宽要求，透过使用天线的辐射贴片的渐变张开结构达到超宽带的目的，完全覆盖3.1～10.6GHz。在超宽带的双曲线辐射贴片的表面开设第一U形缝隙2-1和第二U形缝隙2-2，达到实现带阻特性的目的，其中第二U形缝隙2-2主要实现在5.125～5.825GHz频段带阻特性，第一U形缝隙2-1实现3.3～3.8GHz频段的带阻特性。通过对第一U形缝隙2-1和第二U形缝隙2-2的相对位置和缝隙宽度的调整，达到实现双带阻特性。

Claims (5)

1.一种双带阻特性的超宽带天线，它包括介质板(1)、双曲线辐射贴片(2)、长方形贴片(3)、左侧正方形贴片(4)和右侧正方形贴片(5)，介质板(1)为竖直设置的正方形板体，双曲线辐射贴片(2)印刷在介质板(1)正面的上部，左侧正方形贴片(4)印刷在介质板(1)正面的左下角，且左侧正方形贴片(4)的左侧边与介质板(1)正面的左侧边缘接触，左侧正方形贴片(4)的底边与介质板(1)正面的下边缘接触，右侧正方形贴片(5)印刷在介质板(1)正面的右下角，且右侧正方形贴片(5)的右侧边与介质板(1)正面的右侧边缘接触，右侧正方形贴片(5)的底边与介质板(1)正面的下边缘接触，长方形贴片(3)竖直印刷在介质板(1)正面的下部，且长方形贴片(3)的底边与介质板(1)正面的下边缘接触，长方形贴片(3)的顶边与双曲线辐射贴片(2)曲线边的底部接触，双曲线辐射贴片(2)上由上至下依次开有第一U形缝隙(2-1)和第二U形缝隙(2-2)，其特征在于：第一U形缝隙(2-1)的缝隙宽度(W1)为0.5mm，第一U形缝隙(2-1)的开口宽度(W2)为8.8mm，第二U形缝隙(2-2)的缝隙宽度(W3)为0.1mm，第二U形缝隙(2-2)的开口宽度(W4)为11mm，长方形贴片(3)两个顶角的倒角半径均为3mm，长方形贴片(3)的长边为10mm，长方形贴片(3)的短边为8mm。

2.根据权利要求1所述一种双带阻特性的超宽带天线，其特征在于：介质板(1)的介电常数为4.4，介质板(1)的厚度为1mm，介质板(1)的边长为30mm。

3.根据权利要求1所述一种双带阻特性的超宽带天线，其特征在于：双曲线辐射贴片(2)直线边的长度为24mm。

4.根据权利要求1所述一种双带阻特性的超宽带天线，其特征在于：左侧正方形贴片(4)右上角的倒角半径为1mm，左侧正方形贴片(4)的边长为10mm，右侧正方形贴片(5)左上角的倒角半径为1mm，右侧正方形贴片(5)的边长为10mm。

5.根据权利要求1或4所述一种双带阻特性的超宽带天线，其特征在于：长方形贴片(3)左侧边与左侧正方形贴片(4)右侧边之间的距离为1mm，长方形贴片(3)右侧边与右侧正方形贴片(5)左侧边之间的距离为1mm。