CN107834190B - 一种小型双陷波超宽带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小型双陷波超宽带天线，包括介质基板、辐射单元、阻抗匹配器、微带馈线和接地面，所述介质基板背面底部印刷有接地面，所述介质基板正面印刷有辐射单元、阻抗匹配器和微带馈线，辐射单元和阻抗匹配器相连，阻抗匹配器和微带馈线相连，辐射单元在介质基板正面的顶部，阻抗匹配器在辐射单元的正下方，微带馈线在阻抗匹配器的正下方；所述辐射单元为由矩形切去左下方、右下方和右上方的直角三角形而形成的多边形形状，辐射单元的中部开有两个C形槽；所述阻抗匹配器的形状为矩形，两个C形槽以阻抗匹配器所在直线为轴对称布置。该天线在3.5GHz、5.5GHz处具有两个陷波波段，能够有效地消除3.5GHz处全球微波互联接入信号和5.5GHz处无线局域网信号的干扰。

Description

一种小型双陷波超宽带天线
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种小型双陷波超宽带天线。
背景技术
随着现在无线通信系统的高速发展，人们对无线通信中数据传输速率要求越来越高，这也就要求信道的带宽越来越宽，进而要求天线的工作带宽越来越宽，这使的宽带天线的工作性能已经不能满足人们对无线通信中数据传输速率的要求；自从联邦通信委员会将3.1GHz-10.6GHz命名为超宽带，并给其发放许可证书之后，超宽带天线引起了很多研究人员的注意。
目前为了实现超宽带天线，一般采用单极子贴片天线技术，这种方法是最容易实现的。对于单极子贴片技术，其原理就是一个贴片构成多个不同工作频段的单极子，使的贴片具有超宽带的工作频段。例如，Hefilia Asokan在论文《Inductive loaded compactmonopole antenna for ultra-wideband applications》中提出了一种新型结构的超宽带天线，采用的是将三个单极子贴片通过集总电感连接，成功地实现了可工作在2.85GHz1-10.6GHz频段范围的超宽带天线；公布号为CN106935967A的专利公开一种基于EBG的小型化双陷波UWB天线，该天线运用EBG 结构，其工作带宽为3GHz-12GHz，并在5.5GHz处具有陷波波段，但是这些天线依旧存在着容易受到3.5GHz处全球微波互联接入(WIMAX)信号和5.5GHz处无线局域网信号的干扰、结构复杂、陷波波段宽等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种使用结构新颖的不规则多边形贴片作为辐射单元，并在辐射单元内部开有两个C形槽，以及在辐射单元的正下方接有阻抗匹配器，使天线具有超宽带的工作带宽，并在3.5GHz、5.5GHz处具有两个陷波波段，能够有效地消除3.5GHz处全球微波互联接入(WIMAX)信号和5.5GHz处无线局域网(WLAN)信号的干扰。
本发明采用如下技术方案：
一种小型双陷波超宽带天线，包括介质基板、辐射单元、微带馈线和接地面，所述介质基板背面印刷有接地面，接地面在介质基板背面的底部，所述介质基板正面印刷有辐射单元和微带馈线，其特征在于：该天线还包括阻抗匹配器，所述阻抗匹配器印制在介质基板的正面，辐射单元和阻抗匹配器相连，阻抗匹配器和微带馈线相连，辐射单元在介质基板正面的顶部，阻抗匹配器在辐射单元的正下方，微带馈线在阻抗匹配器的正下方；
所述辐射单元为由矩形切去左下方、右下方和右上方的直角三角形而形成的多边形形状，辐射单元的中部开有两个C形槽；所述阻抗匹配器的形状为矩形，两个C形槽以阻抗匹配器所在直线为轴对称布置；所述接地面整体为矩形，矩形的上部两端具有切角结构。
与现有技术相比，本发明天线的有益效果是：
本发明通过使用不规则形状的辐射单元，并在辐射单元的正下方连接阻抗匹配器，使天线的工作频带满足了3.1GHz-10.6GHz的超宽带特性，并且工作带宽比3.1GHz-10.6GHz更宽；在辐射单元内部开设两个C形槽，使天线出现陷波波段；通过改变C形槽的长度，可以调节陷波的位置；天线结构新颖、简单，体积小，成本低。
附图说明
图1是本发明小型双陷波超宽带天线一种实施例的正面结构示意图。
图2是本发明小型双陷波超宽带天线一种实施例的背面结构示意图。
图3是本发明实施例1的小型双陷波超宽带天线的回波损耗曲线图。
图4是本发明实施例1的小型双陷波超宽带天线的电压驻波比曲线图。
图5是本发明实施例1的小型双陷波超宽带天线在4.5GHz的辐射方向图。
图6是本发明实施例1的小型双陷波超宽带天线在6.5GHz的辐射方向图。
图7是本发明实施例1的小型双陷波超宽带天线在9GHz的辐射方向图。
图1中，1.介质基板、2.辐射单元、3.直角三角形、4.C形槽、5.阻抗匹配器、6.微带馈线、 7.接地面、8.切角结构。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明小型双陷波超宽带天线(简称天线，参见图1-2)，包括介质基板1、辐射单元2、微带馈线6、阻抗匹配器5和接地面7，所述介质基板背面印刷有接地面，接地面在介质基板背面的底部，所述介质基板正面印刷有辐射单元和微带馈线，所述阻抗匹配器印制在介质基板的正面，辐射单元和阻抗匹配器相连，阻抗匹配器和微带馈线相连，辐射单元在介质基板正面的顶部，阻抗匹配器在辐射单元的正下方，微带馈线在阻抗匹配器的正下方；
所述辐射单元为由矩形切去左下方、右下方和右上方的直角三角形3而形成的多边形形状，辐射单元的中部开有两个C形槽4；所述阻抗匹配器的形状为矩形，两个C形槽以阻抗匹配器所在直线为轴对称布置；所述接地面整体为矩形，矩形的上部两端具有切角结构8。
上述小型双陷波超宽带天线，所述两个C形槽的宽度相等、长度不等，两个C形槽的槽口相对布置，长C形槽位于短C形槽的下方。
上述小型双陷波超宽带天线，所述辐射单元上切去的三个直角三角形的形状尺寸相同，位于左下方和右下方的两个直角三角形以阻抗匹配器为轴左右对称，位于右下方和右上方的两个直角三角形呈上下对称布置。
上述小型双陷波超宽带天线，所述接地面上的切角结构的形状为直角三角状、矩形、直角梯形，该切角结构不能为圆形切角。
上述小型双陷波超宽带天线，所述辐射单元上切去的直角三角形的两个直角边的长度比为7:6.5，直角三角形的一直角边长度与辐射单元总长度的比为6.5:20，直角三角形的另一直角边长度与辐射单元总宽度的比为7:22。
本发明天线的辐射单元、阻抗匹配器、接地面和微带馈线，在图1和图2中用灰色表示，天线的形状可以由腐蚀得到。
实施例1
本实施例小型双陷波超宽带天线包括介质基板1、辐射单元2、微带馈线6、阻抗匹配器 5和接地面7，所述介质基板背面印刷有接地面，接地面在介质基板背面的底部，所述介质基板正面印刷有辐射单元和微带馈线，所述阻抗匹配器印制在介质基板的正面，辐射单元和阻抗匹配器相连，阻抗匹配器和微带馈线相连，辐射单元在介质基板正面的顶部，阻抗匹配器在辐射单元的正下方，微带馈线在阻抗匹配器的正下方；
本实施例中介质基板1的形状为矩形，其材料是聚四氟乙烯(FR4)，其介电常数是4.4，介质基板1的尺寸是31mm×22mm×1.5mm。
所述阻抗匹配器的长宽尺寸是7.5mm×2mm，为矩形结构，阻抗匹配器能使天线的输入阻抗更接近于某一个值(例如：50欧)。
所述辐射单元为由矩形切去左下方、右下方和右上方的直角三角形3而形成的多边形形状，三个直角三角形3的尺寸相同，两个直角边长度分别为gh＝7mm、gf＝6.5mm，斜边hf长度为图1中切去三个直角三角形后剩余的由a、h、f、e、d、c、b点依次连接构成的多边形为辐射单元，上边长a点到h点的尺寸ah＝15mm，下边长c点到d点的尺寸cd＝8mm；左边长a点到b点的尺寸是13.5mm，右边长e点到f点的尺寸是7mm、三个斜边长(b点到 c点的长度、d点到e点的长度、f点到h点的长度)的尺寸都是/>
在辐射单元2的内部开两个C形槽4，两个C形槽以阻抗匹配器所在直线为轴对称布置，且两个C形槽的宽度相等、长度不等，两个C形槽4均由三个宽度尺寸是0.5mm的矩形组成，位于上方的短C形槽距辐射单元顶部的距离为6mm，短C形槽的水平长度为8mm，竖直长度为5mm；位于下方的长C形槽距辐射单元底部的距离为6mm，长C形槽的水平长度为16mm，竖直长度为5mm；长C形槽和短C形槽的槽口相对，短C形槽被长C形槽包裹。
所述微带馈线6的长宽尺寸是3.5mm×2.8mm；
所述接地面7整体为22mm×9mm的矩形，矩形的上部两端具有切角结构8，两个切角结构形状尺寸相同，为直角三角状，分别位于接地面7的左上方和右上方；直角三角状的斜边 np的尺寸为切去切角结构后接地面的底部边长尺寸是22mm、顶部边长尺寸是 16mm、两个斜边的尺寸是/>左右两竖直边的尺寸都是4.5mm。
图3为本实施例天线的回波损耗曲线，从图3中看出天线在2.73GHz-3.42GHz、4.11GHz-5.26GHz以及5.53GHz-14GHz频段内回波损耗小于-10dB，这使得天线能够工作在在2.73GHz-3.42GHz、4.11GHz-5.26GHz以及5.53GHz-14GHz频段，3.42GHz-4.11GHz和5.26GHz-5.53GHz频段内回波损耗大于-10dB，这使得天线能够有效地消除3.5GHz处全球微波互联接入(WIMAX)信号和5.5GHz处无线局域网(WLAN)信号的干扰。
图4为本实施例天线的电压驻波比曲线图，从图中可以看出在上述回波损耗小于-10dB 的频段内天线的电压驻波比均小于2，满足工程要求。
图5、图6和图7分别是本实施例天线在频率4.5GHz、6.5GHz和9GHz时对应的该天线的方向图，图中E/H指电场或磁场，从图中可以看出本实施例的天线辐射方向图近似为偶极子(由两个单极子组成)辐射方向图，这说明该超宽带天线的辐射机理为单极子辐射机理，并且该天线具有良好的辐射特性，在上述三个频率下，该天线均表现出较好地方向性，满足工程要求。
本发明天线具有体积小，结构简单，工作频带更宽2.7GHz-14GHz，具有两个陷波波段(在 3.5GHz处具有陷波波段3.42GHz-4.11GHz，在5.5GHz处具有陷波波段5.26GHz-5.53GHz)，且陷波波段更窄等优点。
上述实例为本发明较佳的实施方式，另外在本实施例的基础上，改变C形槽、阻抗匹配器、切去的直角三角形的大小及位置、切角结构的形状，都应包含在本申请的保护范围内。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (5)

1.一种小型双陷波超宽带天线，包括介质基板、辐射单元、微带馈线和接地面，所述介质基板背面印刷有接地面，接地面在介质基板背面的底部，所述介质基板正面印刷有辐射单元和微带馈线，其特征在于：该天线还包括阻抗匹配器，所述阻抗匹配器印制在介质基板的正面，辐射单元和阻抗匹配器相连，阻抗匹配器和微带馈线相连，辐射单元在介质基板正面的顶部，阻抗匹配器在辐射单元的正下方，微带馈线在阻抗匹配器的正下方；
所述辐射单元为由矩形切去左下方、右下方和右上方的直角三角形而形成的多边形形状，辐射单元的中部开有两个C形槽；所述阻抗匹配器的形状为矩形，两个C形槽以阻抗匹配器所在直线为轴对称布置；所述接地面整体为矩形，矩形的上部两端具有切角结构。
2.根据权利要求1所述的小型双陷波超宽带天线，其特征在于，所述两个C形槽的宽度相等、长度不等，两个C形槽的槽口相对布置，长C形槽位于短C形槽的下方。
3.根据权利要求1所述的小型双陷波超宽带天线，其特征在于，所述辐射单元上切去的三个直角三角形的形状尺寸相同，位于左下方和右下方的两个直角三角形以阻抗匹配器为轴左右对称，位于右下方和右上方的两个直角三角形呈上下对称布置。
4.根据权利要求1所述的小型双陷波超宽带天线，其特征在于，所述接地面上的切角结构的形状为直角三角状。
5.根据权利要求1所述的小型双陷波超宽带天线，其特征在于，所述辐射单元上切去的直角三角形的两个直角边的长度比为7:6.5，直角三角形的一直角边长度与辐射单元总长度的比为6.5:20，直角三角形的另一直角边长度与辐射单元总宽度的比为7:22。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301475B (zh) * 2018-11-14 2023-09-12 河北工业大学 一种小型化宽频带柔性植入式天线
CN112216971A (zh) * 2020-10-10 2021-01-12 辽宁工程技术大学 一种小型化双陷波超宽带天线

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102110899A (zh) * 2010-12-23 2011-06-29 哈尔滨工程大学 一种集成滤波器的超宽带天线
CN103151608A (zh) * 2013-03-01 2013-06-12 哈尔滨工程大学 一种集成缺陷微带线带阻滤波器的超宽带认知无线电天线
CN104681952A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 哈尔滨黑石科技有限公司 陷波特性超宽带天线
CN104681954A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 哈尔滨黑石科技有限公司 双陷波平面超宽带天线
CN104681925A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 哈尔滨黑石科技有限公司 一种十字形槽结构具有双陷波特性的超宽带天线
CN105305045A (zh) * 2015-10-15 2016-02-03 厦门大学 T型/斜l型引流缝隙双频宽带双圆极化微带叠层天线
CN106252870A (zh) * 2016-08-31 2016-12-21 温州大学 一种双陷波超宽带天线
CN207611865U (zh) * 2017-12-04 2018-07-13 河北工业大学 一种小型双陷波超宽带天线

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7427957B2 (en) * 2007-02-23 2008-09-23 Mark Iv Ivhs, Inc. Patch antenna

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102110899A (zh) * 2010-12-23 2011-06-29 哈尔滨工程大学 一种集成滤波器的超宽带天线
CN103151608A (zh) * 2013-03-01 2013-06-12 哈尔滨工程大学 一种集成缺陷微带线带阻滤波器的超宽带认知无线电天线
CN104681952A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 哈尔滨黑石科技有限公司 陷波特性超宽带天线
CN104681954A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 哈尔滨黑石科技有限公司 双陷波平面超宽带天线
CN104681925A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 哈尔滨黑石科技有限公司 一种十字形槽结构具有双陷波特性的超宽带天线
CN105305045A (zh) * 2015-10-15 2016-02-03 厦门大学 T型/斜l型引流缝隙双频宽带双圆极化微带叠层天线
CN106252870A (zh) * 2016-08-31 2016-12-21 温州大学 一种双陷波超宽带天线
CN207611865U (zh) * 2017-12-04 2018-07-13 河北工业大学 一种小型双陷波超宽带天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Design of broadband phased array antenna at X-band;Wensong Wang等;2017 Progress in Electromagnetics Research Symposium - Fall (PIERS - FALL);全文 *
具有双带阻特性的超宽带缝隙天线;韩曹政等;电视技术;全文 *

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