CN106876930A - 一种基于ebg结构的超宽带天线 - Google Patents

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Abstract

一种基于EBG结构的超宽带天线，涉及一种陷波频段位于WLAN、RFID频段的UWB带阻天线。该天线由介质基板(105)，介质基板上的辐射单元(101)、阻抗匹配输入微带线(102)、米字型EBG电磁带隙结构(103)、折线型EBG电磁带隙结构(107)，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，利用带有Sierpinski三角形分形结构的圆形辐射单元提高阻带衰减抑制，利用EBG电磁带隙结构实现带阻特性。本发明涉及的天线阻带在5.2GHz和6.8GHz附近，避免了与WLAN系统、RFID系统的相互干扰。

Description

一种基于EBG结构的超宽带天线
技术领域
本发明涉及一种超宽带带阻天线，尤其是涉及一种基于EBG结构的超宽带天线，该天线可以抑制WLAN系统(5.15-5.35GHz)的相互干扰问题。
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，因此超宽带得到广泛的应用。
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超宽带研究重要内容，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基于EBG结构的超宽带天线，该天线可以抑制超宽带系统与WLAN系统的相互干扰。
本发明所采用的技术方案：
本发明包括包括介质基板(105)、形成于介质基板上的辐射单元(101)、Sierpinski三角形分形结构(106)、阻抗匹配输入微带线(102)、米字型EBG电磁带隙结构(103)、折线型EBG电磁带隙结构(107)，形成于介质基板下的金属接地板(104)；所述米字型EBG电磁带隙结构的单元晶格，为指状线(1031)和折线交叉结构(1032)构成的正方形贴片结构。
所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，米字型EBG电磁带隙结构(103)的单元晶格，其指状线(1031)的宽度与各线间的间隙相等。
所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，折线型EBG电磁带隙结构(107)和米字型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6个单元晶格。
所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，辐射单元(101)为带有菱形刻蚀分形结构的圆形贴片。
所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，介质基板(105)采用GML1000材料。
所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，所述阻带的频率在5.2GHz附近，避免了与WLAN系统(5.15-5.35GHz)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。
米字交叉型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。
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的米字交叉型EBG结构单元晶格结构示意图。
图5是本发明实施实例1的折线型EBG结构单元晶格结构示意图。
具体实施方式
本发明设计了一种基于EBG结构的超宽带天线，该滤波器可以避免与WLAN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，本发明的一种基于EBG结构的超宽带天线，介质基板上的辐射单元(101)、阻抗匹配输入微带线(102)、Sierpinski三角形分形结构(106)、米字交叉型EBG电磁带隙结构(103)，折线型EBG电磁带隙结构(107)，采用铜材料。
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。
如图1所示，L1、L2、L3、L4、L5、L6的长度分别为65mm、10mm、7.86mm、44.45mm、1mm、0.8mm；如图2所示，L10的长度为0.762mm；如图3所示，L2、L7、L8、L9的长度分别为10mm、4.95mm、44mm、0.8mm。
米字交叉型EBG结构的设计：根据微带传输相关理论可知，电容C由单元晶格的指状线(1031)获得，电感L由单元晶格的米字交叉结构(1032)获得；指状线(1031)和米字交叉结构(1032)组成了谐振结构，决定了单元晶格的谐振频率和带宽。同时，EBG电磁带隙结构与阻抗匹配输入微带线(102)间具有耦合作用导致电容C增大，使得谐振频率降低、带宽变窄。为实现WLAN频段内的阻带特性，设计微带线两侧各有6个单元晶格，如图4所示，单元晶格L11、L12、L13、L14、L15、L16的长度分别为0.885mm、2.4mm、0.15mm、0.15mm、0.1mm、4.32mm。

Claims (6)

1.一种基于EBG结构的超宽带天线，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)、Sierpinski三角形分形结构(106)、阻抗匹配输入微带线(102)、米字型EBG电磁带隙结构(103)、折线型EBG电磁带隙结构(107)，形成于介质基板下的金属接地板(104)；所述米字型EBG电磁带隙结构的单元晶格，为指状线(1031)和折线交叉结构(1032)构成的正方形贴片结构。
2.根据权利要求1所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，米字型EBG电磁带隙结构(103)的单元晶格，其指状线(1031)的宽度与各线间的间隙相等。
3.根据权利要求1所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，折线型EBG电磁带隙结构(107)和米字型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6个单元晶格。
4.根据权利要求1所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，辐射单元(101)为带有菱形刻蚀分形结构的圆形贴片。
5.根据权利要求1所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，介质基板(105)采用GML1000材料。
6.根据权利要求1所述一种基于EBG结构的超宽带天线，其特征在于，所述阻带的频率分别在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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