CN112103630A - 一种双陷波特性超宽带天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双陷波特性超宽带天线，包括介质基板、辐射贴片、微带馈线和接地板，辐射贴片和微带馈线均印制在所述介质基板的正面，所述接地板印制在所述介质基板的背面；所述辐射贴片为采用三角形与半椭圆组合的结构；微带馈线与所述辐射贴片的底部相连接；所述接地板为半椭圆接地板。所述辐射贴片和接地板的组合拓宽了天线的带宽；通过在所述辐射贴片和所述接地板上开槽的方式产生阻带，有效滤除不同窄带信号的干扰，实现了超宽带系统与其他窄带通信系统的相互兼容协同通信，具有结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强的优点，在通带频段内具有全向辐射特性。

Description

一种双陷波特性超宽带天线

技术领域

本发明属于无线通讯的技术领域，尤其涉及一种双陷波特性超宽带天线。

背景技术

超宽带技术因具有传输速率高、功耗低、分辨率高等优点，广泛应用于雷达遥感和军事通信领域。自2002年美国联邦通信委员会(FCC)将3.1～10.6GHz的超宽带频带划分到民用通信领域后，超宽带技术更是引起了学术界和商业界的重点关注。超宽带天线作为系统的核心部件，其性能的好坏直接影响着整个系统的传输质量。

由于超宽带系统占用的频段极宽，其中包含着很多窄带通信系统，比如3.3-3.6GHz的无线局域网(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)，3.7-4.2GHz的C波段卫星通信和7.25-7.75GHz的X波段卫星通信系统等。这些窄带系统不可避免地会与超宽带系统之间产生电磁干扰。为了避免这些窄带信号的干扰，需要设计具有陷波特性的超宽带天线，同时，为了满足当今日益增长的带宽需求，扩宽天线带宽，实现多陷波特性成为热门话题。

例如参考文献“A Compact Notched Band UWB Slot Antenna with SharpSelectivity and Controllable Bandwidth，Qing-Xin Chu，Chun-Xu Mao and He Zhu，Senior Member,IEEE,2013”中提出的一种具有单陷波特性的超宽带天线，但该天线仅仅滤除了WLAN这一个频段窄带信号。

再如专利名称为一种U型槽结构的单陷波超宽带天线、申请号为201921726834.5的中国专利，提出了一种具有单陷波特性的超宽带天线，该天线仅具有单陷波特性，可用性较低。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种结构简单、性能稳定的双陷波特性超宽带天线，能滤除不同窄带信号的干扰。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种双陷波特性超宽带天线，包括介质基板、辐射贴片、微带馈线和接地板，所述辐射贴片和微带馈线均印制在所述介质基板的正面，所述接地板印制在所述介质基板的背面；所述辐射贴片为采用三角形和半椭圆组合的结构；所述微带馈线与所述辐射贴片的底部相连接，为采用矩形与等腰梯形组合的结构，并相对应的重叠在所述接地板的U形槽上；所述接地板为半椭圆结构。

由上，本发明的双陷波特性超宽带天线拓宽了超宽带天线的带宽，同时通过辐射贴片和接地板开槽的方式产生阻带，能滤除不同窄带信号的干扰，实现了超宽带系统与其他窄带通信系统的相互兼容协同通信；具有结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强等优点。

可选的，所述辐射贴片中的三角形为正三角形，所述辐射贴片中的半椭圆的长轴为正三角形的边长，且所述辐射贴片的中部开设有C形凹槽。

由上，采用正三角形和半椭圆组合作为辐射贴片，半椭圆结构作为接地板，增加天线表面电流路径，有效扩展天线的带宽。

进一步的，所述C形凹槽位于所述介质基板的中轴线两侧。

由上，在辐射贴片上刻蚀C槽产生陷波频段。

进一步的，所述接地板的U形槽位于接地板的中部，所述U形槽的底部宽度为1.1mm，长度为10.5mm，该U形槽的槽宽为0.3mm。

由上，在接地板上刻蚀U槽产生另外一个陷波频段。

可选的，所述辐射贴片中的正三角形的边长为21mm，所述辐射贴片中的半椭圆的半短轴长为12mm。

进一步的，所述C形凹槽的开口朝下，其上部分长为11.6mm，对称中间部分长为8.1mm，其下部分长为4.15mm，该C形凹槽的槽宽为0.3mm。

可选的，所述微带馈线为特性阻抗为50Ω的微带馈线，其矩形的长度为6.75mm，其宽度为2.5mm，其等腰梯形的上边长为1.37mm，高为6mm。

进一步的，所述接地板的半椭圆的长轴长度为33m，其半短轴长度为25mm。

可选的，所述介质基板的厚度为1mm，介质基板的长度和宽度分别为40mm和33mm。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明优选实施例的双陷波特性超宽带天线的结构图；

图2是本发明的双陷波特性超宽带天线的正面结构图；

图3是本发明的双陷波特性超宽带天线的背面结构图；

图4是本发明的双陷波特性超宽带天线的回波损耗曲线图；

图5a、图5b和图5c是本发明的双陷波特性超宽带天线在不同频点的辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-5所示，本发明的双陷波特性超宽带天线的包括介质基板10、辐射贴片20、微带馈线30和接地板40，该辐射贴片20和微带馈线30印制在介质基板10的正面，接地板40印制在所述介质基板10的背面。

如图2所示，辐射贴片20采用正三角形和半椭圆组合的结构。所述辐射贴片20的中部开有开口朝下的C形凹槽21，所述C形凹槽21的位置如下：水平位置为以三角形中线为对称轴的位置，垂直位置为三角形顶点距离C形凹槽上部13.9mm处。所述C形凹槽21的尺寸：上部分长为11.6mm，对称中间部分长为8.1mm，下部分长为4.15mm，C形凹槽21的槽宽为0.3mm。

辐射贴片20的底部与特性阻抗为50Ω的微带馈线30相连，所述微带馈线30为矩形和等腰梯形组合而成，微带馈线30的位置与尺寸：水平位置为以所述辐射贴片20上的三角形的竖直中线为对称轴，垂直位置高度为12.75mm，其中矩形的长为6.75mm，宽为2.5mm，等腰梯形的上边长为1.37mm，两顶点与所述辐射贴片20的半椭圆的边重合。

本发明的接地板40的结构如图3所示，接地板40为半椭圆结构，其长轴长度为33mm，半短轴长度为25mm。接地板40的中部开U形槽41，所述U形槽41的位置：水平位置为在整个结构中轴线两侧对称位置，垂直位置为距离介质基板10的底部14.mm。U形槽41的尺寸：底部宽1.1mm，两侧高10.5mm，U形槽41的槽宽为0.3mm。采用如上接地板40的结构可产生陷波特性。

本实施例中的超宽带天线印制在长、宽、厚分别为40mm、33mm、1mm的FR4环氧树脂材料的介质基板10上，介质基板10的相对介电常数为4.4。

为了进一步说明本发明的双陷波特性超宽带天线良好的性能，利用电磁仿真软件HFSS对本发明进行了射频特性的建模仿真。

参见图4，本发明的超宽带天线回波损耗小于-10dB的带宽为2.8-14GHz，完全满足FCC规定的超宽带频带范围，并且在3.2-3.6GHz、5.1-5.9GHz频段产生较好的陷波特性，可有效滤除Wimax和WLAN两种窄带信号带来的电磁干扰。

参见图5，提供了本发明实施例中超宽带天线在4GHz、8GHz、10GHz时的辐射方向图。由图可知，天线的E面方向图呈现形状为“8”字的定向辐射，由天线H面方向图近似圆形，呈现全向辐射特性，该天线在整个通带频段内均具有较好的全向辐射特性。

以上仿真分析表明，本发明天线的带宽为2.8-14GHz，工作带宽完全满足3.1-10.6GHz的超宽带频段范围，在3.2-3.6GHz、5.1-5.9GHz两个频段具有较好的阻带特性，可同时滤除WiMAX(3.3-3.6GHz)、WLAN(5.15-5.82GHz)两个窄带通信系统产生的电磁干扰，且在通带频段内具有良好的性能和全向辐射特性，使得该天线具有更大的实用价值。

本发明的辐射贴片和接地板的组合拓宽了天线的带宽，通过在辐射贴片和接地板上开槽的方式产生阻带，有效滤除不同窄带信号的干扰，实现了超宽带系统与其他窄带通信系统的相互兼容协同通信，具有结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强的优点，在通带频段内具有全向辐射特性。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双陷波特性超宽带天线，包括介质基板(10)、辐射贴片(20)、微带馈线(30)和接地板(40)，其特征在于：

所述辐射贴片(20)和微带馈线(30)均印制在所述介质基板(10)的正面，所述接地板(40)印制在所述介质基板(10)的背面；

所述辐射贴片(20)为采用三角形和半椭圆组合的结构；

所述微带馈线(30)与所述辐射贴片(20)的底部相连接，为采用矩形与等腰梯形组合的结构，并相对应的重叠在所述接地板(40)的U形槽(41)上；

所述接地板(40)为半椭圆结构。

2.如权利要求1所述的双陷波特性超宽带天线，其特征在于：所述辐射贴片(20)中的三角形为正三角形，所述辐射贴片(20)中的半椭圆的长轴为正三角形的边长，且所述辐射贴片(20)的中部开设有C形凹槽(21)。

3.如权利要求2所述的双陷波特性超宽带天线，其特征在于：所述C形凹槽(21)位于所述介质基板(10)的中轴线两侧。

4.如权利要求1所述的双陷波特性超宽带天线，其特征在于：所述接地板(40)的U形槽(41)位于接地板(40)的中部，所述U形槽(41)的底部宽度为1.1mm，长度为10.5mm，该U形槽(41)的槽宽为0.3mm。

5.如权利要求2所述的双陷波特性超宽带天线，其特征在于：所述辐射贴片(20)中的正三角形的边长为21mm，所述辐射贴片(20)中的半椭圆的半短轴长为12mm。

6.如权利要求2所述的双陷波特性超宽带天线，其特征在于：所述C形凹槽(21)的开口朝下，其上部分长为11.6mm，对称中间部分长为8.1mm，其下部分长为4.15mm，该C形凹槽(21)的槽宽为0.3mm。

7.如权利要求1所述的双陷波特性超宽带天线，其特征在于：所述微带馈线(30)为特性阻抗为50Ω的微带馈线，其矩形的长度为6.75mm，其宽度为2.5mm，其等腰梯形的上边长为1.37mm，高为6mm。

8.如权利要求1所述的双陷波特性超宽带天线，其特征在于：所述接地板(40)的半椭圆的长轴长度为33m，其半短轴长度为25mm。

9.如权利要求1至8中任一项所述的双陷波特性超宽带天线，其特征在于：所述介质基板(10)的厚度为1mm，介质基板(10)的长度和宽度分别为40mm和33mm。

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