CN106876908A - 一种新型的双陷波uwb天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型的双陷波UWB天线，它包括：六角开槽金属贴片(1)、一对开路短截线(2)、内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片(3)、介质板(4)、接地面(5)和接地面上的互补开口谐振环(6)。所述的六角开槽金属贴片、一对开路短截线、内含十字开槽的八边形共面波导馈电金属贴片都印刷在介质板上表面；接地面及接地面上的互补开口谐振环位于介质板下表面。本发明优点在于：结构简单、紧凑，可调整陷波频率，解决超宽带通信系统中的干扰问题。

Description

一种新型的双陷波UWB天线

技术领域

本发明涉及一种新型的双陷波UWB天线，具体设计一种基于八边形共面波导馈电的双陷波超宽带天线，属于微波传输器件技术领域。

背景技术

UWB技术出现于20世纪50年代末，一直到20世纪90年代都主要应用于军事上的雷达和低截获率的通信系统。近些年，随着微电子器件技术和工艺的发展，UWB技术才开始逐步应用在民用领域。2002年2月14日，超宽带无线技术首次获得了美国联邦通信委员会FCC的批准，可用于短距离无线通信中，这为超宽带技术产品的商业化应用打开了大门，促进了超宽带系统及其器件如：UWB滤波器，UWB天线，UWB放大器等研究的进展。

超宽带技术可适用的领域十分广泛，为了便于管理，FCC将超宽带系统分为3类：成像系统，包括地面穿透雷达系统、墙壁成像系统、墙壁穿透成像系统、监视系统和医疗成像系统；车载雷达系统；室内超宽带系统

近年来，随着无线通信技术及多媒体业务的快速发展，超宽带(UWB)技术在全球范围内受到人们越来越多的重视。UWB系统以其传输速度快、功耗低、系统简单、保密性强和抗干扰能力强等优点具有广泛的应用前景和巨大的市场价值。与此同时，它也给我们提出了更多的挑战，因为现存的多数通信系统工作在同一频段，相互间的干扰问题将不得不考虑。作为射频通信系统的关键部件之一，UWB天线将直接影响到整个超宽带通信系统的性能，因此，其性能好坏至关重要。

由于超宽带频带范围内存在无线局域网(WLAN)，宽带互通微波接入(WIMAX)频段的冲突，如何解决同频干扰成为超宽带领域研究的重要内容，所以抑制同频干扰成为设计超宽带天线的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供了一中体积小，结构紧凑，便于集成和互联的超宽带双陷波天线，可以用于各种通信网络，实现良好的通信。

本发明所采用的技术方案：

一种新型的双陷波UWB天线，它包括：六角开槽金属贴片(1)、一对开路短截线(2)、内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片(3)、介质板(4)、接地面(5)和接地面上的互补开口谐振环(6)。

根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：六角开槽金属贴片、一对开路短截线、内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片都印刷在介质板上表面；接地面及接地面上的互补开口谐振环位于介质板下表面。

根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：一对开路短截线位于六角开槽金属贴片内部，并且各有一端与六角开槽金属贴片相连接。

根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片位于六角开槽金属贴片内部；椭圆型开槽位于八边形共面波导馈电金属贴片内部。

根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片将与用于测试的50欧姆CPW传输线相连进行馈电。

根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：接地面上的互补开口谐振环位于金属接地板中心，成轴对称。

根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：由六角开槽金属贴片以及内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片结构产生超宽带，调节相应的尺寸可以使产生带宽为3.1-10.6GHz。

根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：由一对开路短截线产生陷波，通过调节一对开路短截线的尺寸可以实现陷波可调,可调制至3.1-3.6GHz，以达到滤除WIMAX干扰的效果。

根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：由接地面上的互补开口谐振环产生另一个陷波，通过调节接地面上的互补开口谐振环的尺寸可以实现陷波可调,可调制至5.1-5.65GHz，以达到滤除WLAN干扰的效果。

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、通带可调、陷波可调。

通过调整六角开槽金属贴片(1)以及内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片(3)的尺寸，可以调节通带在UWB(3.1-10.6GHz)的范围。

通过调整位于六角开槽金属贴片内部的一对开路短截线(2)的长宽以及它们的间隙，可实现陷波可调。

通过调整接地面上的互补开口谐振环的半径以及它们的间隙，可实现陷波可调。

通带可调与陷波可调互不干扰。

附图说明

图1是本发明实施实例1的基本结构俯视图；

图2是本发明实施实例1的基本结构背面图；

图3是本发明实施实例1的基本结构侧视图；

具体实施方式

本发明设计了一种新型的双陷波UWB天线，该天线陷波可调、通带可调，且两者调整是互不干扰。

下面结合附图具体对发明做更详细的描述：

本发明的一个实例如图3所示，介质基板(4)为FR4材质，厚度为0.8毫米，相对介电常数为4.4。介质基板下的金属接地板(5)采用铜材料。

如图1所示，本发明的一种新型的双陷波UWB天线，介质基板上的六角开槽金属贴片(1)、一对开路短截线(2)、内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片(3)，以及介质基板下面的接地面(5)和接地面上的互补开口谐振环(6)均采用铜材料。

如图1所示，本发明的一种新型的双陷波UWB天线，由六角开槽金属贴片以及内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片结构产生超宽带，实现宽频带特性。

如图1所示，本发明的一种新型的双陷波UWB天线，采用一对开路短截线结构和接地面上的互补开口谐振环结构分别产生陷波，实现双陷波特性。

该发明一种新型的双陷波UWB天线的设计参数：

介质基板的选择：相对介电常数为4.4的FR4材料，FR4材料具有电绝缘性能稳定、平整度好、表面光滑、无凹坑、厚度公差标准的特点，它的电气性能优良，工作温度较高，本身性能受环境影响小，是常用材料，便于制作和工业生产。

介质基板上的六角开槽金属贴片(1)、一对开路短截线(2)、内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片(3)，以及介质基板下面的接地面(5)和接地面上的互补开口谐振环(6)均采用铜材料，具体参数如下：H＝31mm,H1＝5mm,H2＝3mm,H3＝12mm,W＝29mm,W1＝12.65mm,W2＝2.8mm,W3＝5.5mm,S1＝6mm,S2＝15mm,t＝1mm。

超宽带的设计：根据缝隙天线相关理论，在金属贴片上开六角形槽，并在六角开槽内部嵌入内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片产生超宽带效果。通过调整六角形开槽以及八边形共面波导的尺寸，调整带宽和截止频率，使所涉及的天线满足UWB需求。

陷波设计：根据微带传输理论，计设计出一对开路短截线尺寸，产生陷波特性，滤去谐振频率处的信号，从而抑制带外信号；根据互补开口谐振环的特性，在接地面上蚀刻互不开口谐振环，设计谐振环半径和间隙，产生陷波。

Claims (9)

1.一种新型的双陷波UWB天线，它包括：六角开槽金属贴片(1)、一对开路短截线(2)、内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片(3)、介质板(4)、接地面(5)和接地面上的互补开口谐振环(6)。

2.根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：六角开槽金属贴片、一对开路短截线、内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片都印刷在介质板上表面；接地面及接地面上的互补开口谐振环位于介质板下表面。

3.根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：一对开路短截线位于六角开槽金属贴片内部，并且各有一端与六角开槽金属贴片相连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片位于六角开槽金属贴片内部；椭圆型开槽位于八边形共面波导馈电金属贴片内部。

5.根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片将与用于测试的50欧姆CPW传输线相连进行馈电。

6.根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：接地面上的互补开口谐振环位于金属接地板中心，成轴对称。

7.根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：由六角开槽金属贴片以及内含椭圆开槽的八边形共面波导馈电金属贴片结构产生超宽带，调节相应的尺寸可以使产生带宽为3.1-10.6GHz。

8.根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：由一对开路短截线产生陷波，通过调节一对开路短截线的尺寸可以实现陷波可调,可调制至3.1-3.6GHz，以达到滤除WIMAX干扰的效果。

9.根据权利要求1所述的一种新型的双陷波UWB天线，其特征在于：由接地面上的互补开口谐振环产生另一个陷波，通过调节接地面上的互补开口谐振环的尺寸可以实现陷波可调,可调制至5.1-5.65GHz，以达到滤除WLAN干扰的效果。