CN104681965A - 一种阻带陡峭的双阻带uwb天线 - Google Patents

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李琦
苏畅
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Abstract

一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，涉及一种超宽带天线。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（107）、阻抗匹配输入微带线（102）、折线型EBG电磁带隙结构（103）、十字交叉型EBG电磁带隙结构（106），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，利用两组EBG电磁带隙结构与辐射单元上的正方形刻蚀分形结构实现阻带陡峭的双阻带特性。本发明涉及的天线，两个阻带分别在5.2Ghz和6.8GHz附近，抑制了超宽带系统对RFID系统（6.8GHz）、WLAN系统（5.15-5.35GHz）的干扰。

Description

一种阻带陡峭的双阻带UWB天线
技术领域
本发明涉及一种超宽带带阻天线，尤其是涉及一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，该天线可以抑制超宽带系统与RFID、WLAN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一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，该天线可以抑制了超宽带系统对RFID系统（6.8GHz）、WLAN系统（5.15-5.35GHz）的干扰。 
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（107）、阻抗匹配输入微带线（102）、折线型EBG电磁带隙结构（103）、十字交叉型EBG电磁带隙结构（106），形成于介质基板下的金属接地板（104）。 
所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，辐射单元上具有正方形刻蚀分形结构 （107），以提高阻带衰减抑制。 
所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，折线型EBG电磁带隙结构（103）的单元晶格，为指状线（1031）和折线（1032）构成的正方形贴片结构；且指状线（1031）的宽度与各线间的间隙相等，折线（1032）的宽度与折线间的间隙相等。 
所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，十字交叉型EBG电磁带隙结构（106）的单元晶格，为指状线（1061）和十字交叉贴片结构（1062）构成的正方形贴片结构；且指状线（1061）的宽度与各线间的间隙相等，十字交叉贴片结构（1062）连接贴片结构的四个焊盘。 
所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，折线型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3个单元晶格；十字交叉型EBG电磁带隙结构（106）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3个单元晶格。 
所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，辐射单元（101）为圆形贴片。 
所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，介质基板（105）采用GML1000材料。 
所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，所述两个阻带分别在5.2Ghz和6.8GHz附近，抑制了超宽带系统对RFID系统（6.8GHz）、WLAN系统（5.15-5.35GHz）的干扰。 
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。 
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。 
正方形刻蚀分形结构（107），可提高阻带衰减抑制。 
通过调整带指状线（1031）（1061）的宽度，可实现阻带中心频率可调。 
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的折线型EBG结构单元晶格结构示意图。 
图5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
本发明设计了一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，抑制了超宽带系统对RFID系统（6.8GHz）、 WLAN系统（5.15-5.35GHz）的干扰。 
下面结合附图距离对发明做更详细的描述： 
如图1所示，本发明的一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，介质基板上的辐射单元（101）、正方形刻蚀分形结构（107）、阻抗匹配输入微带线（102）、折线型EBG电磁带隙结构（103）、十字交叉型EBG电磁带隙结构（106），采用铜材料。 
如图1所示，辐射单元上的正方形刻蚀分形结构（107），可提高阻带衰减抑制。 
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，本发明的一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，所述折线型EBG电磁带隙结构（103）的单元晶格，为指状线（1031）和折线（1032）构成的正方形贴片结构，由其实现WLAN频段阻带特性。 
如图5所示，本发明的一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，所述十字交叉型EBG电磁带隙结构（106）的单元晶格，为指状线（1061）和十字交叉贴片结构（1062）构成的正方形贴片结构，由其实现RFID频段阻带特性。 
EBG结构的设计：根据微带传输相关理论，设计满足RFID、WLAN频段内具有阻带特性的电磁带隙结构。所述折线型EBG电磁带隙结构的单元晶格，构成并联谐振结构，；其中电容由指状线（1031）获得，电感由中心到四边的折线（1032）构成；谐振频率和带宽由并联谐振结构的L，C决定；由其实现WLAN频段阻带特性。所述十字交叉型EBG电磁带隙结构的单元晶格，构成并联谐振结构，；其中电容由指状线（1061）获得，电感由连接中心与四边的十字交叉贴片结构（1062）获得；谐振频率和带宽由并联谐振结构的L，C决定；由其实现RFID频段阻带特性。 

Claims (8)

1.一种阻带陡峭的双阻带UWB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（107）、阻抗匹配输入微带线（102）、折线型EBG电磁带隙结构（103）、十字交叉型EBG电磁带隙结构（106），形成于介质基板下的金属接地板（104）。 
2.根据权利要求1所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，辐射单元上具有正方形刻蚀分形结构（107），以提高阻带衰减抑制。 
3.根据权利要求1所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，折线型EBG电磁带隙结构（103）的单元晶格，为指状线（1031）和折线（1032）构成的正方形贴片结构；且指状线（1031）的宽度与各线间的间隙相等，折线（1032）的宽度与折线间的间隙相等。 
4.根据权利要求1所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，十字交叉型EBG电磁带隙结构（106）的单元晶格，为指状线（1061）和十字交叉贴片结构（1062）构成的正方形贴片结构；且指状线（1061）的宽度与各线间的间隙相等，十字交叉贴片结构（1062）连接贴片结构的四个焊盘。 
5.根据权利要求1所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，折线型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3个单元晶格；十字交叉型EBG电磁带隙结构（106）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3个单元晶格。 
6.根据权利要求1所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，辐射单元（101）为圆形贴片。 
7.根据权利要求1所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，介质基板（105）采用GML1000材料。 
8.根据权利要求1所述一种阻带陡峭的双阻带UWB天线，其特征在于，所述两个阻带分别在5.2Ghz和6.8GHz附近，抑制了超宽带系统对RFID系统（6.8GHz）、WLAN系统（5.15-5.35GHz）的干扰。 
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