CN109962333B - 四陷波超宽带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种四陷波超宽带天线，包括：介质基板，位于介质基板一面上的辐射单元、微带馈线、第一非封闭环和第二非封闭环，位于介质基板另一面上的金属接地层，其中，辐射单元上设有直线型槽，辐射单元的两侧对称设有第一枝节和第二枝节，第一枝节和第二枝节分别为弧形结构；微带馈线从介质基板的下边缘引向辐射单元，且与辐射单元相连；第一非封闭环和第二非封闭环分别对称的设置于微带馈线的两侧，其中，第一非封闭环和第二非封闭环的开口处分别面向于微带馈线；金属接地层的左右两侧的上端分别设有三角形缺角，两个三角形缺角对称分布，且分别在靠近三角形缺角位置上设有厂字型槽。该天线具有四陷波特性、良好的超宽带特性和全向辐射特性。

Description

四陷波超宽带天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种四陷波超宽带天线。
背景技术
从美国联邦通信委员会批准将3.1GHz-10.6GHz频段分配给超宽带通信使用以来，超宽带技术更是得到了更加广泛的关注。在现有的UWB系统分配的频段内，存在多个频段的无线电干扰信号，比如，3.4GHz-3.6GHz频段的全球微波互联接入WiMax信号、5.15GHz-5.825GHz频段的无线局域网WLAN信号、7.25GHz-7.75GHz的X波段下行卫星信号和8.0251GHz-8.41GHz频段的ITU信号等。这些信号能够干扰超宽带系统。因此，需要设计有陷波功能的超宽带天线来消除这些不必要的干扰。然而，现有技术中的多陷波天线中，含有的陷波通常不超过三个陷波。
因此，现有技术中的多陷波天线有待进行改进。
发明内容
本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种四陷波超宽带天线。该天线具有四陷波特性、以及良好的超宽带特性和全向辐射特性。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的四陷波超宽带天线，包括：介质基板；位于所述介质基板一面上的辐射单元、微带馈线、第一非封闭环和第二非封闭环；以及位于所述介质基板另一面上的金属接地层；其中，所述辐射单元为圆形或类圆形结构，所述辐射单元上设有直线型槽，所述辐射单元的两侧对称设有第一枝节和第二枝节，所述第一枝节和第二枝节分别为弧形结构；所述微带馈线从所述介质基板的下边缘引向所述辐射单元，且与所述辐射单元相连；所述第一非封闭环和第二非封闭环分别对称的设置于所述微带馈线的两侧，其中，所述第一非封闭环和第二非封闭环的开口处分别面向于所述微带馈线；所述金属接地层的左右两侧的上端分别设有三角形缺角，两个三角形缺角对称分布，且分别在靠近所述三角形缺角位置上设有厂字型槽。
根据本发明实施例的四陷波超宽带天线，可以解决超宽带系统与其他无线通信系统之间存在频带重叠的问题，抑制无线通信系统间的信号干扰，在超宽带范围内工作并且不需要额外添加滤波器件，同时，具有在超宽带频段S11小于-10dB，且各个陷波相互独立，能够单独进行调整陷波，便于调试，陷波性能良好，以及具有小型化、全向辐射，易于加工生产的特征。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的四陷波超宽带天线的结构示意图；
图2是根据本发明另一个实施例的四陷波超宽带天线的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的四陷波超宽带天线的电压驻波比图；
图4是根据本发明实施例的四陷波超宽带天线在4.4GHz时E面辐射方向图的测试结果；
图5是根据本发明实施例的四陷波超宽带天线在4.4GHz时H面辐射方向图的测试结果；
图6是根据本发明实施例的四陷波超宽带天线在6.5GHz时E面辐射方向图的测试结果；
图7是根据本发明实施例的四陷波超宽带天线在6.5GHz时H面辐射方向图的测试结果。
附图标记：
100：四陷波超宽带天线；110：介质基板；120：辐射单元；130：微带馈线；140a：第一非封闭环；140b：第二非封闭环；150：金属接地层；121：直线型槽；122a：第一枝节；122b：第二枝节；151：三角形缺角；152：厂字型槽；123：U型槽；153：缺块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的四陷波超宽带天线。
图1是根据本发明一个实施例的四陷波超宽带天线的结构示意图。如图1所示，该四陷波超宽带天线100可以包括：介质基板110，位于介质基板110一面上的辐射单元120、微带馈线130、第一非封闭环140a和第二非封闭环140b，位于介质基板110另一面上的金属接地层150。作为一种示例，辐射单元120、微带馈线130、第一非封闭环140a和第二非封闭环140b都位于介质基板110的上表面，金属接地层150位于介质基板110的下表面。
其中，如图1所示，辐射单元120可为圆形或类圆形结构，其中，辐射单元120上设有直线型槽121，辐射单元120的两侧对称设有第一枝节122a和第二枝节122b，第一枝节122a和第二枝节122b分别为弧形结构。作为一种示例，第一枝节122a和第二枝节122b分别通过所述弧形结构围绕在辐射单元120的边缘。
微带馈线130从介质基板110的下边缘引向辐射单元120，且与辐射单元120相连。第一非封闭环140a和第二非封闭环140b分别对称的设置于微带馈线130的两侧，其中，第一非封闭环140a和第二非封闭环140b的开口处分别面向于微带馈线130。
金属接地层150的左右两侧的上端分别具有三角形缺角151，两个三角形缺角151对称分布，且分别在靠近三角形缺角151位置上设有厂字型槽152。
可选地，在本发明的一个实施例中，可通过调整直线型槽121、第一枝节122a、第二枝节122b、第一非封闭环140a、第二非封闭环140b和厂字型槽152的结构尺寸，产生不同的陷波频段。
可选地，辐射单元120可以是由一个圆形或类圆形贴片构成，该辐射单元120具有陷波功能。其中，该辐射单元120上具有开槽结构，且是沿着边缘开设的直线型槽121，可通过调整直线型槽121的结构尺寸来调整陷波频段，产生3.4GHz-3.6GHz的陷波频段，即可实现在3.4GHz-3.6GHz频段产生陷波，减少超宽带通信系统与WiMAX系统之间的信号互扰，实现通信。
在辐射单元120的两侧添加了左右对称的具有弧形的双枝节结构，即第一枝节122a和第二枝节122b，可通过调整第一枝节122a和第二枝节122b的结构尺寸来调整陷波频段，产生5.15GHz-5.85GHz的陷波频段，即可实现在5.15GHz-5.85GHz频段产生陷波，减少超宽带通信系统与WLAN系统之间的信号互扰，实现通信。
可选地，微带馈线130可位于介质基板110的中下部，可与位于介质基板110的中上部的辐射单元120相连。在微带馈线130的两侧对称的添加非封闭环，即第一非封闭环140a和第二非封闭环140b，可通过调整第一非封闭环140a和第二非封闭环140b的结构尺寸来调整陷波段，产生7.25GHz-7.75GHz的陷波频段，减少超宽带系统与X波段的信号互扰，实现通信。作为一种示例，该第一非封闭环140a和第二非封闭环140b的结构形状可为矩形、半圆形、圆形或椭圆形等。
可选地，介质基板110的下表面可为金属接地层150，可在金属接地层150靠近三角形缺角151的位置上开设有厂字型槽152，可通过调整该厂字型槽152的结构尺寸来调整陷波段，产生8.025GHz-8.4GHz的陷波频段，减少超宽带系统与ITU信号之间的互扰，实现通信。
由此，本发明实施例的四陷波超宽带天线可以产生四个相互独立的陷波频段，并且能够独立的进行调整，减少了相互之间的耦合，便于实现相应的陷波功能。
为了提高超宽带系统的性能，可选地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，该辐射单元120上还可设有U型槽123。其中，可通过调整U型槽123的结构尺寸来调整超宽带高频特性。作为一种示例，U型槽123可位于辐射单元120的中下部，且位于直线型槽121的下方。
可选地，在辐射单元120的中下部开有U型槽123，可通过调整U型槽123的结构尺寸来调整超高频段的性能，使得天线超宽带高频部分产生较好的性能。
可选地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，金属接地层150的上边缘正中心位置设有阶梯形的缺块153。其中，可通过调整缺块153的结构尺寸来调整超宽带高频特性。也就是说，在金属接地层150的上边缘正中心位置设置一阶梯型的缺块153，可通过调整缺块153、两个三角形缺角151的结构尺寸来调整超宽带高频特性，使得天线在高频段有较好的性能。
可选地，在本发明的一个实施例中，介质基板110的介电常数可为4.4，介质基板110的厚度可为1.6mm。作为一种示例，该介质基板110可为FR4基板(即环氧玻纤布基板)。测试结果如图3-7所示。图3是根据本发明实施例的四陷波超宽带天线的电压驻波比图。由图3所示的内容可以看出，在3.4GHz-3.6GHz、5.15GHz-5.825GHz、7.25GHz-7.75GHz和8.025GHz-8.4GHz四个频段内产生陷波，有效地抑制了与超宽带频段重叠的WiMAX、WLAN、X波段和ITU等四个频段的信号。
图4和图5分别是本发明实施例的四陷波超宽带天线在4.4GHz时E面和H面辐射方向图的测试结果，图6和图7分别是本发明实施例的四陷波超宽带天线在6.5GHz时E面和H面辐射方向图的测试结果。从图中可以看出，本发明实施例在工作频段内呈现出全向辐射特性。
综上所述，本发明实施例的四陷波超宽带天线具有良好的超宽带特性和良好的全向辐射特性，天线具有四陷波特性，可以减少与WiMAX(3.4GHz-3.6GHz)、WLAN(5.15GHz-5.825GHz)、X波段(7.25GHz-7.75GHz)和ITU(8.025GHz-8.4GHz)等信号发生互扰。
根据本发明实施例的四陷波超宽带天线，可以解决超宽带系统与其他无线通信系统之间存在频带重叠的问题，抑制无线通信系统间的信号干扰，在超宽带范围内工作并且不需要额外添加滤波器件，同时，具有在超宽带频段S11小于-10dB，且各个陷波相互独立，能够单独进行调整陷波，便于调试，陷波性能良好，以及具有小型化、全向辐射，易于加工生产的特征。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种四陷波超宽带天线，包括：
介质基板；
位于所述介质基板一面上的辐射单元、微带馈线、第一非封闭环和第二非封闭环；以及
位于所述介质基板另一面上的金属接地层；
其中，所述辐射单元为圆形或类圆形结构，所述辐射单元上设有直线型槽，所述辐射单元的两侧对称设有第一枝节和第二枝节，所述第一枝节和第二枝节分别为弧形结构；
所述微带馈线从所述介质基板的下边缘引向所述辐射单元，且与所述辐射单元相连；
所述第一非封闭环和第二非封闭环分别对称的设置于所述微带馈线的两侧，其中，所述第一非封闭环和第二非封闭环的开口处分别面向于所述微带馈线；
所述金属接地层的左右两侧的上端分别具有三角形缺角，两个三角形缺角对称分布，且分别在靠近所述三角形缺角位置上设有厂字型槽。
2.如权利要求1所述的四陷波超宽带天线，其特征在于，通过调整所述直线型槽、第一枝节、第二枝节、第一非封闭环、第二非封闭环和所述厂字型槽的结构尺寸，产生不同的陷波频段。
3.如权利要求1所述的四陷波超宽带天线，其特征在于，所述辐射单元上还设有U型槽，其中，通过调整所述U型槽的结构尺寸来调整超宽带高频特性。
4.如权利要求3所述的四陷波超宽带天线，其特征在于，所述U型槽位于所述辐射单元的中下部，且位于所述直线型槽的下方。
5.如权利要求1所述的四陷波超宽带天线，其特征在于，所述金属接地层的上边缘正中心位置设有阶梯形的缺块，其中，通过调整所述缺块的结构尺寸来调整超宽带高频特性。
6.如权利要求1所述的四陷波超宽带天线，其特征在于，第一非封闭环和第二非封闭环的结构形状为矩形、半圆形、圆形或椭圆形。
7.如权利要求1所述的四陷波超宽带天线，其特征在于，所述第一枝节和第二枝节分别通过所述弧形结构围绕在所述辐射单元的边缘。
8.如权利要求1所述的四陷波超宽带天线，其特征在于，所述介质基板的介电常数为4.4，所述介质基板的厚度为1.6mm。
9.如权利要求1至8中任一项所述的四陷波超宽带天线，其特征在于，所述介质基板为FR4基板。
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