CN104681956A - 阻带陡峭的超宽带带阻天线 - Google Patents

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喻人杰
苏畅
汪小君
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Abstract

阻带陡峭的超宽带带阻天线，涉及一种超宽带带阻天线。该天线由介质基板（105），介质基板上的辐射单元（101）、正方形刻蚀分形结构（106）、阻抗匹配输入微带线（102）、十字交叉型EBG电磁带隙结构（103），介质基板下的金属接地板（104）组成。本发明利用辐射单元、阻抗匹配输入微带线、与金属接地板实现UWB要求的通带带宽，利用十字交叉型EBG电磁带隙结构（103）与辐射单元上的正方形刻蚀分形结构形成陡峭的阻带。本发明涉及的天线阻带在6.8Ghz附近，避免了与RFID系统（6.8GHz）的相互干扰。

Description

阻带陡峭的超宽带带阻天线
技术领域
本发明涉及一种超宽带带阻天线，尤其是涉及阻带陡峭的超宽带带阻天线，该天线可以抑制超宽带系统与RFID系统的相互干扰。 
背景技术
2002年2月，美国联邦通信委员会（FCC）批准3.1-10.6GHz频段用于商用通信，因此UWB得到广泛的应用。 
然而，由于超宽带通信覆盖的频带较宽，有些频带与其它无线系统共用频带资源，有可能和其它系统相互干扰，如Wimax系统（3.2-3.5GHz)、WLAN系统（5.15-5.35GHz），（5.725-5.825GHz）和RFID系统（6.8GHz）。如何解决同频干扰成为UWB研究重要内容，因此具有阻带特性的超宽带天线有很高的实用价值。 
近年来出现了很多超宽带带阻天线的设计思路，如辐射贴片上开槽、介质板背面寄生金属贴片、增加开环谐振腔、设计工作在不同频带的天线相互形成阻带等。但这些方法都存在局限性，比如天线体积大，不利于系统集成；阻带的中心频率不易调节。本发明中，采用近年来受到广泛关注的EBG结构，形成带阻特性。 
电磁带隙(Electromagnetic Band Gap，EBG)结构本身具有禁带特性和同相反射的优越性能，应用于天线领域，可以有效地改善天线的辐射方向图，提高增益，减小旁瓣和后瓣等，应用于阵列天线，可减少天线间的相互耦合作用。(Electromagnetic Band Gap，EBG)结构满足了现代无线通信技术对高性能天线的要求，从而使得它在微波通信领域的应用日益广泛。 
由于EBG结构具有带禁特性，能抑制特定频段内的电磁波在传输线上的传输，从而形成阻带；且易于和微带线集成，不会占用额外的空间，并且，阻带的中心频率易于调节。因此，EBG结构非常适合应用于超宽带带阻天线的设计中，制作体积小，成本低的超宽带阻带天线。 
发明内容
本发明的目的在于提供阻带陡峭的超宽带带阻天线，该天线可以抑制UWB系统与RFID系统的相互干扰。 
本发明所采用的技术方案： 
本发明包括介质基板（105）、形成于介质基板上的辐射单元（101）、正方形刻蚀分形结构（106）、阻抗匹配输入微带线（102）、十字交叉型EBG电磁带隙结构（103），形成于介质基板下的金属接地板（104）；所述十字交叉型EBG电磁带隙结构的单元晶格，为指状线（1031）和十字交叉结构（1032）构成的正方形贴片结构。 
所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，辐射单元上具有正方形刻蚀分形结构（106）， 以提高阻带衰减抑制。 
所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，十字交叉型EBG电磁带隙结构（103）的单元晶格，指状线（1031）的宽度与各线间的间隙相等。 
所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，十字交叉型EBG电磁带隙结构（103）的单元晶格对称分布于阻抗匹配输入微带线（102）两侧；每侧各有7个单元晶格。 
所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，辐射单元（101）为圆形贴片。 
所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，介质基板（105）采用GML1000材料。 
所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，所述阻带的频率范围为6.65-7.05GHz，解决了UWB系统与附近RFID系统的相互干扰问题。 
该发明天线相对于现有的天线具有以下的特性和优点： 
设计简单、结构紧凑、加工方便、成本低廉。 
十字交叉型EBG结构的增加，不改变原天线通带内的良好的驻波比与方向图；且具有阻带带宽窄的优点。 
通过调整带指状线（1031）的宽度，可实现阻带中心频率可调。 
正方形刻蚀分形结构（106），可提高阻带衰减抑制。 
附图说明
图1是本发明实施实例1的基本结构正面示意图。 
图2是本发明实施实例1的基本结构侧面示意图。 
图3是本发明实施实例1的基本结构背面示意图。 
图4是本发明实施实例1的十字交叉型EBG结构单元晶格结构示意图。 
具体实施方式
本发明设计了阻带陡峭的超宽带带阻天线，该滤波器可以抑制UWB系统与RFID系统的相互干扰。 
下面结合附图距离对发明做更详细的描述： 
如图1所示，本发明的阻带陡峭的超宽带带阻天线，介质基板上的辐射单元（101）、阻抗匹配输入微带线（102）、十字交叉型EBG电磁带隙结构（103），采用铜材料。 
如图1所示，通过正方形刻蚀分形结构（106），提高阻带衰减抑制。 
本发明的一个实例如图2所示，介质基板（105）是介电常数为3.2的GML1000材料。该介质基板的厚度为0.762mm。介质基板下的金属接地板（104）采用铜材料。 
本发明的一个实例如图3所示，介质基板下的金属接地板（104）具有凹槽结构。 
如图4所示，本发明的阻带陡峭的超宽带带阻天线，所述十字交叉型EBG电磁带隙结构的单元晶格，为指状线（1031）和十字交叉结构（1032）构成的正方形贴片结构，由其实现阻带特性。 
十字交叉型EBG结构的设计：根据微带传输相关理论，设计满足RFID频段内具有阻带特性的电磁带隙结构。所述十字交叉型EBG电磁带隙结构的单元晶格，为指状线（1031）和十字交叉结构（1032）构成的正方形贴片结构。单元晶格构成并联谐振结构，其中电容由指状线（1031）获得，电感连接四边的十字交叉结构（1032）获得；谐振频率和带宽由并联谐振结构的L，C决定。 

Claims (7)

1.阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，包括介质基板（105）、形成于介质基板上的辐射单元（101）、正方形刻蚀分形结构（106）、阻抗匹配输入微带线（102）、十字交叉型EBG电磁带隙结构（103），形成于介质基板下的金属接地板（104）；所述十字交叉型EBG电磁带隙结构的单元晶格，为指状线（1031）和十字交叉结构（1032）构成的正方形贴片结构。 
2.根据权利要求1所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，辐射单元上具有正方形刻蚀分形结构（106），以提高阻带衰减抑制。 
3.根据权利要求1所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，十字交叉型EBG电磁带隙结构（103）的单元晶格，指状线（1031）的宽度与各线间的间隙相等，十字交叉结构（1032）的宽度与直线间的间隙相等。 
4.根据权利要求1所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，十字交叉型EBG电磁带隙结构（103）的单元晶格对称分布于阻抗匹配输入微带线（102）两侧；每侧各有7个单元晶格。 
5.根据权利要求1所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，辐射单元（101）为圆形贴片。 
6.根据权利要求1所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，介质基板（105）采用GML1000材料。 
7.根据权利要求1所述阻带陡峭的超宽带带阻天线，其特征在于，所述阻带的频率范围为6.65-7.05GHz，解决了UWB系统与附近RFID系统的相互干扰问题。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106876988A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 哈尔滨黑石科技有限公司 一种阻带陡峭的双陷波uwb天线
CN106876933A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 哈尔滨黑石科技有限公司 一种基于ebg结构的uwb带阻天线
CN106876934A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 哈尔滨黑石科技有限公司 一种基于ebg结构的uwb带阻天线
CN106876929A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 哈尔滨黑石科技有限公司 一种基于米字型ebg结构的uwb带阻天线

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