CN110931971B - 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构 - Google Patents

一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构 Download PDF

Info

Publication number
CN110931971B
CN110931971B CN201911360677.5A CN201911360677A CN110931971B CN 110931971 B CN110931971 B CN 110931971B CN 201911360677 A CN201911360677 A CN 201911360677A CN 110931971 B CN110931971 B CN 110931971B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shaped
shaped parasitic
arc
parasitic strip
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911360677.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110931971A (zh
Inventor
王代强
罗双
王新峰
李伟民
陈红
廖银霜
童红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Minzu University
Original Assignee
Guizhou Minzu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Minzu University filed Critical Guizhou Minzu University
Priority to CN201911360677.5A priority Critical patent/CN110931971B/zh
Publication of CN110931971A publication Critical patent/CN110931971A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110931971B publication Critical patent/CN110931971B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，第一类U形寄生带下部边缘与第二类U形寄生带上部边缘的间距为3.5mm；第三类U形寄生带下部边缘与第四类U形寄生带上部边缘间距为0.9mm；第一类U形寄生带连接臂长度为6.1mm；第二类U形寄生带连接臂长度为6.5mm；第三类U形寄生带连接臂长度为6.5mm；第四类U形寄生带连接臂长度为6.6mm以解决现有技术的陷波天线的各陷波结构间会存在强烈耦合的问题。

Description

一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构
技术领域
本发明涉及无线电技术领域，尤其涉及一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构。
背景技术
近年来，超宽带(Ultra-Wideband)天线的研究越来越受到人们的关注，特别是2002年FCC将3.1～10.6GHz频段规定为民用频段之后，研发出了该频段的超宽带天线，该频段随后与一些已有应用的频段存在重合的现象，如WiMAX波段波段、INSAT波段、WLAN波段及X波段上下行频段等这些窄带信号，这些窄带信号会对超宽带通信系统产生电磁干扰，要消除这些干扰，需要同时对超宽带系统中的窄带信号进行滤除。要滤除这些窄带信号，通常采用带阻滤波器或陷波天线来抑制，但是采用带阻波器会增加天线的尺寸、造价及复杂度；而采用陷波天线，现有的陷波天线的各陷波结构间会存在强烈耦合，即调节其中一个陷波频率后，其它陷波频率也会跟着改变，导致陷波天线适应性非常差，一种陷波天线结构只能对应特定频率的窄带信号，要改变陷波天线的其中一个频率，整个陷波天线的结构都需要重新设计，另外这还导致了陷波天线对制造精度的要求异常高，陷波天线中只要有一个陷波器的尺寸超差就会牵一发而动全身，导致整个陷波天线完全报废。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的是提供一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构。
本发明的技术方案是：一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，包括：
介质基板；
金属接地面，所述金属接地面覆在介质基板下表面；
辐射贴片，所述辐射贴片覆在介质基板上表面，辐射贴片以介质基板竖向的中轴线为中轴线左右对称，辐射贴片材质为金属，辐射贴片内开有第一弧形开环谐振器；
微带馈线，所述微带馈线覆在介质基板上表面，微带馈线上端与辐射贴片电连接，微带馈线的中轴线与介质基板竖向的中轴线重合，微带馈线左侧的上部和下部分别设有第一类U形寄生带和第二类U形寄生带，微带馈线右侧的上部和下部分别设有第三类U形寄生带和第四类U形寄生带；
第一类U形寄生带下部边缘与第二类U形寄生带上部边缘的间距为3.5mm；
第三类U形寄生带下部边缘与第四类U形寄生带上部边缘间距为0.9mm；
第一类U形寄生带连接臂长度为6.1mm；
第二类U形寄生带连接臂长度为6.5mm；
第三类U形寄生带连接臂长度为6.5mm；
第四类U形寄生带连接臂长度为6.6mm。
进一步地，所述第一弧形开环谐振器内的辐射贴片上开设有第二弧形开环谐振器，第一弧形开环谐振器与第二弧形开环谐振器的形状不同。
进一步地，所述辐射贴片为椭圆形；
所述第一弧形开环谐振器为与辐射贴片相似的椭圆形，第一弧形开环谐振器的长轴与辐射贴片的长轴重合，第一弧形开环谐振器的短轴与辐射贴片的短轴重合。
进一步地，所述第二弧形开环谐振器为圆形，第二弧形开环谐振器的中心与辐射贴片的圆心重合。
进一步地，所述介质基板材料采用Roggers5880，厚度为0.8mm，长为40mm，宽为38mm；
所述微带馈线的宽度为1.9mm，长度为20.2mm，电阻为50Ω；
所述辐射贴片的长轴长10mm，短轴长8mm；
所述第一弧形开环谐振器的缺口弧长为4mm，第一弧形开环谐振器的长度为42.6-44.6mm；
所述第二弧形开环谐振器的缺口弧长为3mm，第二弧形开环谐振器的长度为32.4-33.4mm；
所述第一类U形寄生带总长度为17.4-18.4mm；
所述第二类U形寄生带总长度为20.5-21.5mm；
所述第三类U形寄生带总长度为15.5-16.5mm；
所述第四类U形寄生带总长度为25.6-26.6mm。
进一步地，第一弧形开环谐振器的宽度为0.4mm，第二弧形开环谐振器的宽度为0.5mm；
第一类U形寄生带、第二类U形寄生带、第三类U形寄生带和第四类U形寄生带的宽度为0.5mm。
进一步地，第二类U形寄生带与介质基板下部边缘的间距为3.5mm，第四类U形寄生带与介质基板下部边缘的间距为3.4mm。
进一步地，第一类U形寄生带与微带馈线的间距为0.35mm,第二类U形寄生带与微带馈线的间距为0.55mm,第三类U形寄生带与微带馈线的间距为0.55mm，第四类U形寄生带与微带馈线的间距为0.55mm。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)通过第一弧形开环谐振器、第一类U形寄生带、第二类U形寄生带、第三类U形寄生带和第四类U形寄生带实现5个陷波，即能够同时对5个频段的窄带信号实现陷波功能；
2)通过将第一类U形寄生带与第二类U形寄生带的间距设置为3.5mm，将第三类U形寄生带与第四类U形寄生带的间距设置为0.9mm，使得第一类U形寄生带与第二类U形寄生带间的互偶和减小到最小，第三类U形寄生带与第四类U形寄生带间的互偶减小到最小；
3)通过设定各类U形陷波器连接臂的长度，保证了各陷波结构间耦合最小；
4)本发明结构紧凑，尺寸较小，便于集成到通信设备中；
5)本发明由于各陷波结构间的耦合小，可以通过单独调节第一弧形开环谐振器、第一类U形寄生带、第二类U形寄生带、第三类U形寄生带或第四类U形寄生带的长度来调节单独陷波结构的陷波中心频率，同时不会对其它陷波结构的陷波中心频率造成影响，不用整个设计推倒重来，更加容易设计，适应性更好；
6)本发明由于各陷波结构间的耦合小，制造时任意一个陷波结构超差并不会导致其余陷波结构的陷波中心频率变化，因此制造精度要求相对较低，制造难度也更低。
附图说明
图1为本发明的实施实例1的5陷波天线立体视图；
图2为本发明的实施实例2的6陷波天线立体视图；
图3为本发明实施实例1通过HFSS15.0软件仿真在3.02GHz下的天线电流分布图；
图4为本发明实施实例1通过HFSS15.0软件仿真在4.48GHz下的天线电流分布图；
图5为本发明实施实例1通过HFSS15.0软件仿真在5.28GHz下的天线电流分布图；
图6为本发明实施实例1通过HFSS15.0软件仿真在7.01GHz下的天线电流分布图；
图7为本发明实施实例1通过HFSS15.0软件仿真在7.92GHz下的天线电流分布图；
图8为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真在3.00GHz下的天线电流分布图；
图9为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真在3.79GHz下的天线电流分布图；
图10为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真在4.49GHz下的天线电流分布图；
图11为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真在5.50GHz下的天线电流分布图；
图12为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真在7.13GHz下的天线电流分布图；
图13为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真在7.92GHz下的天线电流分布图；
图14为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的回波损耗曲线；
图15为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的电压驻波比曲线；
图16为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的第一弧形开环槽不同长度下的回波损耗与频率曲线；
图17为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的第二弧形开环槽不同长度下的回波损耗与频率曲线；
图18为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的第三类U形寄生带不同长度下的回波损耗与频率曲线；
图19为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的第四类U形寄生带不同长度下的回波损耗与频率曲线；
图20为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的第一类U形寄生带不同长度下的回波损耗与频率曲线；
图21为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的第四类U形寄生带不同长度下的回波损耗与频率曲线；
图22为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的回波损耗曲线；
图23为本发明实施实例2通过HFSS15.0软件仿真的电压驻波比曲线；
图24为本发明实施实例2的陷波天线在E平面和H平面的测量仿真结果。图24为本发明实施实例2的陷波天线在E平面和H平面的测量仿真结果；
图25为本发明实施实例2的陷波天线通过HFSS15.0软件仿真的增益曲线。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
实施实例1：参考图1，一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，包括：介质基板5；金属接地面6，所述金属接地面6覆在介质基板5下表面；辐射贴片1，所述辐射贴片1覆在介质基板5上表面，辐射贴片1以介质基板5竖向的中轴线为中轴线左右对称，辐射贴片1材质为金属，辐射贴片1内开有第一弧形开环谐振器2；微带馈线9，所述微带馈线9覆在介质基板5上表面，微带馈线9上端与辐射贴片1电连接，微带馈线9的中轴线与介质基板5竖向的中轴线重合，微带馈线9左侧的上部和下部分别设有第一类U形寄生带10和第二类U形寄生带11，微带馈线9右侧的上部和下部分别设有第三类U形寄生带7和第四类U形寄生带8；第一类U形寄生带10下部边缘与第二类U形寄生带11上部边缘的间距为3.5mm；第三类U形寄生带7下部边缘与第四类U形寄生带8上部边缘间距为0.9mm；第一类U形寄生带连接臂102长度为6.1mm；第二类U形寄生带连接臂112长度为6.5mm；第三类U形寄生带连接臂702长度为6.5mm；第四类U形寄生带连接臂802长度为6.6mm。
辐射贴片1为金属材质的薄片，第一弧形开环谐振器2为开在辐射贴片1上的圆弧形开槽，圆弧形开槽为开环，圆弧形开槽两端之间不连通。第一类U形寄生带10、第二类U形寄生带11、第三类U形寄生带7和第四类U形寄生带8为金属材质的薄片。金属接地面6为金属材质的薄片。微带馈线9为金属材质的薄片。本发明利用印刷电路板工艺或集成电路工艺在介质基板5上刻蚀得到。
每个开环谐振器和每个类U形寄生带的长度由下列公式确定：
其中，c为光速，fnotch为陷波中心频率，εreff为有效介电常数，εr为基板的介电常数，h为基板厚度，ωf为微带线宽度，L为各开环谐振器或各类U形寄生带的长度。
工作时，本发明通过第一弧形开环谐振器2、第一类U形寄生带10、第二类U形寄生带11、第三类U形寄生带7和第四类U形寄生带8实现5个陷波，即能够同时对6个频段的窄带信号实现陷波功能；通过将第一类U形寄生带10与第二类U形寄生带11的间距设置为3.5mm，将第三类U形寄生带7与第四类U形寄生带8的间距设置为0.9mm，使得第一类U形寄生带10与第二类U形寄生带11间的互偶和减小到最小，第三类U形寄生带7与第四类U形寄生带8间的互偶减小到最小；本发明结构紧凑，尺寸较小，便于集成到通信设备中；本发明由于各陷波结构间的耦合小，可以通过单独调节第一弧形开环谐振器2、第一类U形寄生带10、第二类U形寄生带11、第三类U形寄生带7或第四类U形寄生带8的长度来调节单独陷波结构的陷波中心频率，同时不会对其它陷波结构的陷波中心频率造成影响，不用整个设计推倒重来，更加容易设计，适应性更好；本发明由于各陷波结构间的耦合小，制造时任意一个陷波结构超差并不会导致其余陷波结构的陷波中心频率变化，因此制造精度要求相对较低，制造难度也更低。
设定各类U形陷波器连接臂的长度，目的是在保证各陷波结构间耦合最小。为了验证不同长度连接臂对各陷波器耦合的影响，采用HFSS15.0对不同长度连接臂天线的回波损耗S11和频率曲线进行仿真。结果显示第一类U形寄生带连接臂102的长度为6.1mm时与其它陷波结构的耦合最小，第二类U形寄生带连接臂112的最佳长度为6.5mm时与其它陷波结构的耦合最小；第三类U形寄生带连接臂702的最佳长度为6.5mm时与其它陷波结构的耦合最小；第四类U形寄生带连接臂802的最佳长度为6.6mm时与其它陷波结构的耦合最小。并且天线在2.8GHz-12GHz频段内的回波损耗S11<-10dB，电压驻波比VSWR<2，同时天线在2.95-3.31GHz、4.36-4.44GHz、4.59-4.77GHz、5.60-5.83GHz、6.93-7.19GHz和7.65-8.04GHz频段内的回波损耗S11>-5dB、电压驻波比VSWR>15，体现出了良好的陷波特性。
实施实例2：参考图2，进一步地，所述第一弧形开环谐振器2内的辐射贴片上开设有第二弧形开环谐振器3，第一弧形开环谐振器2与第二弧形开环谐振器3的形状不同。
通过第二弧形开环谐振器3对频带3.75-3.84GHz产生陷波效果，使得天线能够同时对6个频带产生陷波效果，另外通过使第一弧形开环谐振器2与第二弧形开环谐振器3形状不同，避免两个相邻的并且形状相似的谐振器间产生强烈的耦合影响。
进一步地，所述辐射贴片1为椭圆形；所述第一弧形开环谐振器2为与辐射贴片1相似的椭圆形，第一弧形开环谐振器2的长轴与辐射贴片1的长轴重合，第一弧形开环谐振器2的短轴与辐射贴片1的短轴重合。
起到的作用是：
1)椭圆形的辐射贴片1和金属接地面6实现了大范围的阻抗带宽；
2)第一弧形开环谐振器2与辐射贴片1为相似的椭圆形是指数学上相似的概念，即两椭圆离心率相同但大小不同。起到的效果是使第一弧形开环谐振器2与辐射贴片1产生强烈的陷波谐振频率，使第一弧形开环谐振器2对应的频段回波损耗增大，电压驻波比增加，增强对对应频段的陷波特性。
进一步地，所述第二弧形开环谐振器3为圆形，第二弧形开环谐振器3的中心与辐射贴片1的圆心重合。
起到的效果是，避免第一弧形开环谐振器2与第二弧形开环谐振器3因为图形相似而产生的强烈互耦。
进一步地，所述介质基板5材料采用Roggers5880，厚度为0.8mm，长为40mm，宽为38mm；所述微带馈线9的宽度为1.9mm，长度为20.2mm，电阻为50Ω；所述辐射贴片1的长轴长10mm，短轴长8mm；所述第一弧形开环谐振器2的缺口弧长为4mm，第一弧形开环谐振器2的长度为42.6-44.6mm；所述第二弧形开环谐振器3的缺口弧长为3mm，第二弧形开环谐振器3的长度为32.4-33.4mm；所述第一类U形寄生带10总长度为17.4-18.4mm；所述第二类U形寄生带11总长度为20.5-21.5mm；所述第三类U形寄生带7总长度为15.5-16.5mm；所述第四类U形寄生带8总长度为25.6-26.6mm。
通过介质基板5材料采用Roggers5880，厚度为0.8mm，长为40mm，宽为38mm；微带馈线9的宽度为1.9mm，长度为20.2mm，电阻为50Ω实现阻抗匹配。
通过设置第一弧形开环谐振器2的缺口弧长为4mm，第一弧形开环谐振器2的长度为42.6-44.6mm，使得第一弧形开环谐振器2对2.96-3.33GHz频段产生陷波特性；
通过设置第二弧形开环谐振器3的缺口弧长为3mm，第二弧形开环谐振器3的长度为32.4-33.4mm，使得第二弧形开环谐振器3对3.73-3.88GHz频段产生陷波特性；
通过设置第一类U形寄生带10总长度为17.4-18.4mm，使得第一类U形寄生带10对7.02-7.30GHz频段产生陷波特性；
通过设置第二类U形寄生带11总长度为20.5-21.5mm，使得第二类U形寄生带11对5.37-5.57GHz频段产生陷波特性；
通过设置第三类U形寄生带7总长度为15.5-16.5mm，使得第三类U形寄生带7对7.56-8.06频段产生陷波特性；
通过设置第四类U形寄生带8总长度为25.6-26.6mm，使得第四类U形寄生带8对4.43-4.53GHz频段产生陷波特性。
进一步地，第一弧形开环谐振器2的宽度为0.4mm，第二弧形开环谐振器3的宽度为0.5mm；第一类U形寄生带10、第二类U形寄生带11、第三类U形寄生带7和第四类U形寄生带8的宽度为0.5mm。
通过HFSS15.0仿真各陷波结构在不同宽度情况下的耦合，在保证2.8GHz-12GHz频段内除陷波频段(即需要滤除的频段)以外回波损耗S11<-10dB，电压驻波比VSWR<2，通过设定上述参数，在不同陷波频率下陷波结构的表面电流分别集中在不同的陷波结构上，表面在上述参数下各陷波结构的耦合最小。
进一步地，第二类U形寄生带11与介质基板5下部边缘的间距为3.5mm，第四类U形寄生带8与介质基板5下部边缘的间距为3.4mm。
由于天线安装的部位可能有导电体，为了避免第二类U形寄生带11和第四类U形寄生带8与导电体距离太近产生耦合，通过设置第二类U形寄生带11与介质基板5下部边缘的间距为3.5mm，第四类U形寄生带8与介质基板5下部边缘的间距为5.9mm，使得在天线在满足阻抗匹配和尺寸足够小的情况下，与附近导电体的耦合最小。
进一步地，第一类U形寄生带10与微带馈线9的间距为0.35mm,第二类U形寄生带11与微带馈线9的间距为0.55mm,第三类U形寄生带7与微带馈线9的间距为0.55mm，第四类U形寄生带8与微带馈线9的间距为0.55mm。
采用HFSS15.0对类U形陷波结构与微带馈线9的不同间距的回波损耗S11和频率之间的曲线进行仿真，验证得到耦合最小时，第一类U形寄生带10与微带馈线9的间距为0.55mm,第二类U形寄生带11与微带馈线9的间距为0.55mm,第三类U形寄生带7与微带馈线9的间距为0.35mm，第四类U形寄生带8与微带馈线9的间距为0.35mm。
对于实施实例1中的5陷波天线，通过HFSS15.0三维电磁仿真软件仿真得到如附图3-7所示的5陷波天线电流分布图，从图中看出，
1)对于中心频率为3.02GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第一弧形开环谐振器2附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
2)对于中心频率为4.48GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第四类U形寄生带8附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
3)对于中心频率为5.28GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第二类U形寄生带11附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
4)对于中心频率为7.01GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第一类U形寄生带10附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
5)对于中心频率为7.92GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第三类U形寄生带7附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射。
可以得到如下结论：
第一，本发明能够对WiMAX波段上行频(2.96-3.33GHz)、INSAT波段(4.43-4.53GHz)、WLAN波段(5.37-5.57GHz)及X波段上行(7.02-7.30GHz)和下行频(7.56-8.06GHz)这5个特定的频段的电磁波产生陷波特性；
第二，可以看出每一个陷波结构对应一个陷波中心频率，改变其中一个陷波结构的长度不会影响其它陷波结构的陷波中心频率。
图22为本天线结构的回波损耗曲线，图23为本天线的电压驻波比曲线，从图中可以看出在天线在2.8GHz-12GHz频段内的回波损耗S11<-10dB，电压驻波比VSWR<2，覆盖了3.1-10.6GHz频率范围。天线在2.95-3.31GHz、4.36-4.44GHz、4.59-4.77GHz、5.60-5.83GHz、6.93-7.19GHz和7.65-8.04GHz频段内的回波损耗S11>-5dB、电压驻波比VSWR>15，表明这些频段内大量能量都是不能向外辐射的，天线具备显著的陷特性，能有效抑制WiMAX波段上行频(2.96-3.33GHz)、INSAT波段(4.43-4.53GHz)、WLAN波段(5.37-5.57GHz)及X波段上行(7.02-7.30GHz)和下行频(7.56-8.06GHz)这五个频段。
对于实施实例2中的6陷波天线，通过HFSS15.0三维电磁仿真软件仿真得到如附图8-13所示的6陷波天线电流分布图，从图中看出，
1)对于中心频率为3.00GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第一弧形开环谐振器2附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
2)对于中心频率为3.79GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第二弧形开环谐振器3附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
3)对于中心频率为4.49GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第四类U形寄生带8附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
4)对于中心频率为5.50GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第二类U形寄生带11附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
5)对于中心频率为7.13GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第一类U形寄生带10附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射；
6)对于中心频率为7.92GHz，在天线上谐振产生的表面电流主要集中在第三类U形寄生带7附近，对应频带在这些地方谐振产生的电磁能量无法向外辐射。
可以得到如下结论：
第一，本发明能够对WiMAX波段上行频(2.96-3.33GHz)和下行频(3.73-3.88GHz)、INSAT波段(4.43-4.53GHz)、WLAN波段(5.37-5.57GHz)及X波段上行(7.02-7.30GHz)和下行频(7.56-8.06GHz)这六个特定的频段的电磁波产生陷波特性；
第二，可以看出每一个陷波结构对应一个陷波中心频率，改变其中一个陷波结构的长度不会影响其它陷波结构的陷波中心频率。
为了进一步测试陷波结构之间的耦合，分别单独改变单个陷波结构的长度，然后通过HFSS15.0三维电磁仿真软件仿真，得到个陷波结构不同长度下的回波损耗S11和频率之间的仿真曲线。图15至图21的结果表明各个陷波结构长度增加时，相关陷波的中心频率往高频方向移动，其它的陷波结构的中心频率几乎不改变，这表明了该陷波天线的各陷波结构之间具有低耦合特性。
图14为本天线结构的回波损耗曲线，图15为本天线的电压驻波比曲线，从图中可以看出在天线在2.8GHz-12GHz频段内的回波损耗S11<-10dB，电压驻波比VSWR<2，覆盖了3.1-10.6GHz频率范围。天线在2.95-3.31GHz、3.75-3.84GHz、4.36-4.44GHz、4.59-4.77GHz、5.60-5.83GHz、6.93-7.19GHz和7.65-8.04GHz频段内的回波损耗S11>-5dB、电压驻波比VSWR>15，表明这些频段内大量能量都是不能向外辐射的，天线具备显著的陷特性，能有效抑制WiMAX波段上行频(2.96-3.33GHz)和下行频(3.73-3.88GHz)、INSAT波段(4.43-4.53GHz)、WLAN波段(5.37-5.57GHz)及X波段上行(7.02-7.30GHz)和下行频(7.56-8.06GHz)这六个频段。
图24为实施实例2的陷波天线在E平面和H平面的测量仿真结果，图(a)(c)(e)为仿真和测试的E面方向图，图(b)(d)(f)为仿真和测试的H面方向图，天线在工作频率范围内的2.9GHz、6.55GHz和8GHz观察到天线，结果表面天线在E平面和H平面上具有良好的辐射方向图，除整个工作频率上的六个缺口频带外，还有稳定的增益，图25显示天线在理想陷波频带内增益急剧下降，因此所提出的天线可以良好的应用所提出的天线可以良好的应用所提出的天线可以良好的应用在超宽带(UWB)通信系统中。
本专利中的陷波结构是对第一弧形开环谐振器2、第二弧形开环谐振器3、第一类U形寄生带10、第二类U形寄生带11、第三类U形寄生带7或第四类U形寄生带8，类U形陷波结构是指第一类U形寄生带10、第二类U形寄生带11、第三类U形寄生带7或第四类U形寄生带8的统称。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，其特征在于，包括：
介质基板（5）；
金属接地面（6），所述金属接地面（6）覆在介质基板（5）下表面；
辐射贴片（1），所述辐射贴片（1）覆在介质基板（5）上表面，辐射贴片（1）以介质基板（5）竖向的中轴线为中轴线左右对称，辐射贴片（1）材质为金属，辐射贴片（1）内开有第一弧形开环谐振器（2）；
微带馈线（9），所述微带馈线（9）覆在介质基板（5）上表面，微带馈线（9）上端与辐射贴片（1）电连接，微带馈线（9）的中轴线与介质基板（5）竖向的中轴线重合，微带馈线（9）左侧的上部和下部分别设有第一类U形寄生带（10）和第二类U形寄生带（11），微带馈线（9）右侧的上部和下部分别设有第三类U形寄生带（7）和第四类U形寄生带（8）；
第一类U形寄生带（10）下部边缘与第二类U形寄生带（11）上部边缘的间距为3.5mm；
第三类U形寄生带（7）下部边缘与第四类U形寄生带（8）上部边缘间距为0.9mm；
第一类U形寄生带连接臂（102）长度为6.1mm；
第二类U形寄生带连接臂（112）长度为6.5mm；
第三类U形寄生带连接臂（702）长度为6.5mm；
第四类U形寄生带连接臂（802）长度为6.6mm；
所述第一弧形开环谐振器（2）内的辐射贴片（1）上开设有第二弧形开环谐振器（3），第一弧形开环谐振器（2）与第二弧形开环谐振器（3）的形状不同；
所述辐射贴片（1）为椭圆形；
所述第一弧形开环谐振器（2）为与辐射贴片（1）相似的椭圆形，第一弧形开环谐振器（2）的长轴与辐射贴片（1）的长轴重合，第一弧形开环谐振器（2）的短轴与辐射贴片（1）的短轴重合。
2.根据权利要求1所述的低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，其特征在于，
所述第二弧形开环谐振器（3）为圆形，第二弧形开环谐振器（3）的中心与辐射贴片（1）的圆心重合。
3.根据权利要求1所述的低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，其特征在于，
所述介质基板（5）材料采用Roggers5880，厚度为0.8mm，长为40mm，宽为38mm；
所述微带馈线（9）的宽度为1.9mm，长度为20.2mm，电阻为50Ω；
所述辐射贴片（1）的长轴长10mm，短轴长8mm；
所述第一弧形开环谐振器（2）的缺口弧长为4mm，第一弧形开环谐振器（2）的长度为42.6-44.6mm；
所述第二弧形开环谐振器（3）的缺口弧长为3mm，第二弧形开环谐振器（3）的长度为32.4-33.4mm；
所述第一类U形寄生带（10）总长度为17.4-18.4mm；
所述第二类U形寄生带（11）总长度为20.5-21.5mm；
所述第三类U形寄生带（7）总长度为15.5-16.5mm；
所述第四类U形寄生带（8）总长度为25.6-26.6mm。
4.根据权利要求3所述的低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，其特征在于，
第一弧形开环谐振器（2）的宽度为0.4mm，第二弧形开环谐振器（3）的宽度为0.5mm；
第一类U形寄生带（10）、第二类U形寄生带（11）、第三类U形寄生带（7）和第四类U形寄生带（8）的宽度为0.5mm。
5.根据权利要求4所述的低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，其特征在于，
第二类U形寄生带（11）与介质基板（5）下部边缘的间距为3.5mm，第四类U形寄生带（8）与介质基板（5）下部边缘的间距为3.4mm。
6.根据权利要求5所述的低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构，其特征在于，第一类U形寄生带（10）与微带馈线（9）的间距为0.35mm,第二类U形寄生带（11）与微带馈线（9）的间距为0.55mm,第三类U形寄生带（7）与微带馈线（9）的间距为0.55mm，第四类U形寄生带（8）与微带馈线（9）的间距为0.55mm。
CN201911360677.5A 2019-12-25 2019-12-25 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构 Active CN110931971B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911360677.5A CN110931971B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911360677.5A CN110931971B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110931971A CN110931971A (zh) 2020-03-27
CN110931971B true CN110931971B (zh) 2023-12-08

Family

ID=69862108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911360677.5A Active CN110931971B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110931971B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115498407B (zh) * 2022-11-18 2023-02-17 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

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105305058A (zh) * 2015-11-30 2016-02-03 华南理工大学 一种具有三频段陷波特性的超宽带多入多出天线
CN105762501A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 哈尔滨飞羽科技有限公司 基于螺旋环谐振器的具有u形槽的圆形陷波超宽带天线
CN106252870A (zh) * 2016-08-31 2016-12-21 温州大学 一种双陷波超宽带天线
CN210723363U (zh) * 2019-12-25 2020-06-09 贵州民族大学 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105762501A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 哈尔滨飞羽科技有限公司 基于螺旋环谐振器的具有u形槽的圆形陷波超宽带天线
CN105305058A (zh) * 2015-11-30 2016-02-03 华南理工大学 一种具有三频段陷波特性的超宽带多入多出天线
CN106252870A (zh) * 2016-08-31 2016-12-21 温州大学 一种双陷波超宽带天线
CN210723363U (zh) * 2019-12-25 2020-06-09 贵州民族大学 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"移动通信系统中的终端及车载天线的研究与设计";刘桂凤;《博士学位论文 电子科学与技术》;正文第9-16页、图1.11、1.13、1.15、1.16、1.19、1.24 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110931971A (zh) 2020-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108767460B (zh) 一种具有三陷波特性的超宽带天线
US7800543B2 (en) Feed-point tuned wide band antenna
CN106785463A (zh) 一种单陷波超宽带单极子天线
CN110518355B (zh) 一种超宽带天线
CN105305058B (zh) 一种具有三频段陷波特性的超宽带多入多出天线
Ali et al. Tunable Band-Notched UWB Antenna from WLAN to WiMAX with Open Loop Resonators using Lumped Capacitors.
GB2383471A (en) High-bandwidth multi-band antenna
KR100880584B1 (ko) 대역 저지 스퍼 라인을 가지는 초광대역 안테나
KR100960999B1 (ko) 소형 초광대역 안테나
CN110931971B (zh) 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线结构
KR101803024B1 (ko) 이중 대역저지 특성을 가지는 초광대역 안테나
CN210723363U (zh) 一种低耦合微带馈电超宽带陷波天线
CN205211933U (zh) 一种具有三频段陷波特性的超宽带多入多出天线
CN210957004U (zh) 一种微带馈电的四陷波超宽带天线
Doddipalli et al. Slotted substrate miniaturized ultra wideband antenna for WBAN applications
CN210668688U (zh) 一种开环槽相互嵌套加类u形槽的七陷波微带天线
GB2458492A (en) Antenna array with reduced mutual antenna element coupling
CN216529344U (zh) 一种应用于轨道交通5g移动通信的小型化多频段天线及其终端
Falahati et al. Dual band-notch CPW-ground-fed UWB antenna by fractal binary tree slot
CN110970724B (zh) 一种开环槽相互嵌套加类u形槽的七陷波微带天线结构
CN110970723B (zh) 一种微带馈电的四陷波超宽带天线结构
CN210956992U (zh) 一种嵌套矩形和e型结构的8陷波超宽带天线
CN116130946A (zh) 一种双陷波高隔离度超宽带mimo天线
CN113067124B (zh) 小型化Wi-Fi双频天线以及工作方法
Hamid et al. Wideband reconfigurable log periodic patch array

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant