CN105762504A - 具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其组成包括：介质基板(1)，辐射单元(2)，共面波导信号馈电带线(4)，共面波导接地面(5)，螺旋环谐振器(3)，所述的辐射单元、共面波导信号馈电带线、共面波导接地面，螺旋环谐振器印刷在介质基板上表面，所述的辐射单元位于介质基板的中部，共面波导信号馈电微带线从介质基板边缘引向辐射单元并与其连接，两片共面波导接地面分别固定于共面波导信号馈电微带线两侧且与微带线有间隙，两个螺旋环谐振器位于辐射单元的两侧且与辐射单元有间隙。本发明在辐射单元两侧加入螺旋环谐振器，以实现陷波特性且不退化超宽频天线性能的目的，它结构紧凑，尺寸小巧，通过调整和优化螺旋环谐振器的尺寸和位置，可调整陷波频率，解决超宽带通信系统同频干扰的问题。
Description
技术领域
本发明设计一种天线，具体涉及具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，在辐射单元两侧加入螺旋环谐振器，以实现陷波特性且不退化超宽频天线性能(S参数小于-10dB)的目的。
背景技术
超宽带(UWB)天线被广泛应用在通信系统的商业和军事领域，因为它具有低成本,体积小,容易制造的特性。并且该结构可以通过照相技术制作，有较好的极化特性，因此该技术已经应用在超宽带天线的设计和相关的微波电路元器件的设计中。
目前的超宽带通信所占用的频带为3.1GHz到10.6GHz，它和无线局域网(5.15GHz-5.825GHz)有共用的部分，因此需要设计的天线能够降低给无线局域网带来干扰，设计具有陷波特性的超宽带天线成为目前研究的热点。如果没有适当的设计来抑制谐波共振和寄生发射，天线将对附近的设备产生电磁干扰，危及系统本身和邻近的系统的正常工作，特别是对目前使用的局域网系统造成干扰。添加滤波器是最常使用的解决此类问题的方法，但往往会造成天线和微波电路不匹配，甚至降低系统的整体效能，因此设计具有陷波特性的共面波导超宽带天线是解决此问题的重要方法之一，同时解决目前天线的结构和工艺比较复杂的问题。
多年来,为了克服各种超宽频天线相互干涉的问题，主要采用在贴片和地面上开各种形状的槽。如今几个研究小组试图通过超材料谐振器，比如开口环谐振器(SRR)结构来达到目的。超材料谐振器可认为是具有很高Q值的电小谐振器，它已经被用于在特定频段构建尖锐陷波或通带的滤波器上，螺旋环谐振器(SLR)的结构与SRR不同，但基本机制是相同的。
说明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，体积小巧，带宽较宽的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，该天线可以使用在电子侦查、电子对抗等军事设备和民用设备上，降低对WLAN(5.15～5.825GHz)频段通信的干扰。
本发明所述的技术方案是：
具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：包括介质基板，辐射单元，共面波导信号馈电微带线，共面波导接地面，螺旋环谐振器，所述的辐射单元、共面波导信号馈电带线、共面波导接地面，螺旋环谐振器印刷在介质基板上表面，所述的辐射单元位于介质基板的中部，共面波导信号馈电微带线从介质基板边缘引向辐射单元并与其连接，两片共面波导接地面分别固定于共面波导信号馈电微带线两侧且与微带线有间隙，两个螺旋环谐振器位于辐射单元的两侧且与辐射单元有间隙。
所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的介质基板是是边长为38mm的正方形结构，厚度为0.812mm，相对介电常数为3.38。
所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的辐射单元为半径为10.5mm的圆形结构。
所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的共面波导信号馈电微带线宽度为2.84mm。
所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的共面波导接地面由两片在靠近微带线处的上角处有边长为1.5mm的正方形缺口的长方形结构金属构成。
所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的共面波导接地面分别位于微带线的两侧，结构完全一致，底边与介质基板边缘线重合，且距微带线0.27mm。
所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的螺旋环谐振器是由宽度为0.4mm的长度不同的长方形结构旋转7次构成，底边与介质基板边缘线平行且距辐射单元最短距离为0.1mm，两个螺旋环谐振器的结构由参数L1、L2、L3决定，L1、L2、L3的值分别为3.3mm、0.4mm，0.7mm。
所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的螺旋环谐振器的中心与辐射单元中心连线与介质基板边缘线平行。
有益效果：
(1)本发明天线单层印制电路板工艺即可实现，结构简单紧凑，体积小巧，加工方便，成本低，且具有良好的阻抗带宽和陷波特性，增加了其适用范围。
(2)本发明所述的在辐射单元两侧放置螺旋环谐振器，通过调整和优化螺旋环谐振器的尺寸和位置，可调整陷波频率，实现超宽带通信与互扰通信系统相互兼容协同通信，省去了滤波器的设计，降低了设计成本和系统的复杂性，同时提高了系统的整体性能，缩小了整体体积。
(3)本发明所设计的天线采用共面波导，印刷在介质基板同一面上，有利于与微波集成电路集成，所涉及的天线可以根据实际需求进行自行改进，设置辐射单元的尺寸、共面波导接地面与辐射单元之间的距离等，来改善天线的性能。
附图说明
图1为本发明所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线的结构示意图；
图2为本发明所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线的结构侧视图；
图3为本发明所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线的结构主视图；
图4为本发明所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线的螺旋环结构示意图；
图5为实施具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线的S参数特性曲线；
图6为实施具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线的在频率为6GHz时E面方向图；
图7为实施具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线的在频率为6GHz时H面方向图。
具体实施方式
如图1所示，一种新型的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其组成包括：介质基板(1)，辐射单元(2)，共面波导信号馈电带线(4)，共面波导接地面(5)，螺旋环谐振器(3)，所述的辐射单元、共面波导信号馈电带线、共面波导接地面，螺旋环谐振器印刷在介质基板上表面，所述的辐射单元位于介质基板的中部，共面波导信号馈电微带线从介质基板边缘引向辐射单元并与其连接，两片共面波导接地面分别固定于共面波导信号馈电微带线两侧且与微带线有间隙，两个螺旋环谐振器位于辐射单元的两侧且与辐射单元有间隙。
所述的介质基板是是边长为38mm的正方形结构，厚度为0.812mm，相对介电常数为3.38，介质基板上所有结构关于介质基板的中轴线左右完全对称。
所述的辐射单元为半径为10.5mm的圆形结构，圆心位于介质基板的中轴线上。
所述的共面波导信号馈电微带线宽度为2.84mm，共面波导信号馈电微带线从介质基板边缘引向辐射单元并与其连接，长度为9.1mm，特征阻抗50Ω。
所述的共面波导接地面分别位于微带线的两侧，结构完全一致，由两片在靠近微带线处的上角有正方形缺口的长方形结构金属构成，长方形结构的两条边与介质基板边缘线重合，长边与介质基板底边重合，距微带线0.27mm，短边与介质基板侧边重合，长度为8.8mm，正方形缺口的边长1.5mm。
所述的螺旋环谐振器的中心与辐射单元中心连线与介质基板边缘线平行，螺旋环谐振器是由宽度为0.4mm的不同边长的长方形结构旋转7次构成，每个长方形与另一个的重叠部分为边长是0.4mm的正方形。最长边长的长方形的边长为3.3mm，相邻长方形之间的间隔为0.4mm，最短的长方形边长为1.4mm，其中0.4mm与另一个长方形重合，且距辐射单元最短距离为0.1mm，即如图4所示，L1＝3.3mm，L2＝0.4mm，L3＝0.7mm。
图5为实施具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线的S参数特性曲线，如图5所示，天线在无线局域网(WLAN)波段设置陷波点，从而使天线的超宽带通信设备可以与互扰通信系统相互兼容，协同通信。
图6和图7分别为实施具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线在频率为6GHz时的的E面和H面方向图,如图6和图7所示，天线的远场辐射是全向和稳定的。
Claims (8)
1.具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：包括介质基板，辐射单元，共面波导信号馈电微带线，共面波导接地面，螺旋环谐振器，所述的辐射单元、共面波导信号馈电带线、共面波导接地面，螺旋环谐振器印刷在介质基板上表面，所述的辐射单元位于介质基板的中部，共面波导信号馈电微带线从介质基板边缘引向辐射单元并与其连接，两片共面波导接地面分别固定于共面波导信号馈电微带线两侧且与微带线有间隙，两个螺旋环谐振器位于辐射单元的两侧且与辐射单元有间隙。
2.根据权利要求1所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的介质基板是是边长为38mm的正方形结构，厚度为0.812mm，相对介电常数为3.38。
3.根据权利要求1所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的辐射单元为半径为10.5mm的圆形结构。
4.根据权利要求1所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的共面波导信号馈电微带线宽度为2.84mm。
5.根据权利要求1所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的共面波导接地面分别位于微带线的两侧，结构完全一致，底边与介质基板边缘线重合，且距微带线0.27mm。
6.根据权利要求1所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的共面波导接地面由两片在靠近微带线处的上角处有边长为1.5mm的正方形缺口的长方形结构金属构成。
7.根据权利要求1所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的螺旋环谐振器是由宽度为0.4mm的长度不同的长方形结构旋转7次构成，底边与介质基板边缘线平行且距辐射单元最短距离为0.1mm，两个螺旋环谐振器的结构由参数L1、L2、L3决定，L1、L2、L3的值分别为3.3mm、0.4mm，0.7mm。
8.根据权利要求1所述的具有螺旋环谐振器的圆形陷波超宽带天线，其特征是：所述的螺旋环谐振器的中心与辐射单元中心连线与介质基板边缘线平行。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114696098A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 中国移动通信集团终端有限公司 | 一种平面超宽带天线 |
| CN115498407A (zh) * | 2022-11-18 | 2022-12-20 | 湖南大学 | 一种具有强陷波特性的天线单元以及超宽带mimo天线 |
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2014
- 2014-12-19 CN CN201410796980.0A patent/CN105762504A/zh active Pending
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |