CN112234358A - 一种小型化双陷波超宽带天线 - Google Patents
一种小型化双陷波超宽带天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112234358A CN112234358A CN202011222483.1A CN202011222483A CN112234358A CN 112234358 A CN112234358 A CN 112234358A CN 202011222483 A CN202011222483 A CN 202011222483A CN 112234358 A CN112234358 A CN 112234358A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rectangular
- radiation patch
- wideband antenna
- antenna
- novel ultra
- 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.)
- Pending
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 52
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
-
- 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
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/04—Multimode antennas
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型超宽带天线，包括介质基板、辐射贴片、微带馈线和矩形接地板，辐射贴片为采用矩形基础图形，在左右上方开对称的倒L形切角，在左右下方开对称的三角形切角，再在中部开圆形凹槽；所述微带馈线与所述辐射贴片的底部相连接；所述矩形接地板采用矩形基础图形，左右两侧进行对称的三角形切角，在中部开矩形凹槽。所述辐射贴片和矩形接地板的组合拓宽了天线的带宽；通过在所述辐射贴片中部加载π形枝节的方式，有效滤除部分窄带信号的干扰，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
技术领域
本发明属于无线通讯的技术领域，尤其涉及一种小型化双陷波特性的超宽带天线。
背景技术
近年来，无线通信技术随着人们工作生活的需求日益发展更新，终端设备小型化、低成本、高效率的发展趋势也逐渐凸显，使得天线必将朝着小型化和宽带化的目标迈进。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，成为了学术界和无线通信领域的重点研究对象。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5.15-5.825GHz的WLAN波段等通信系统。这些窄带通信频段会强烈干扰超宽带系统的正常工作。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，为了满足当今电子产品日益小型化和便携化的要求，实现超宽带天线的小型化设计是目前国内外的研究热点。
为了避免超宽带系统与窄带系统之间存在的电磁干扰，传统的方法是在超宽带系统中引入带阻滤波器，但这无疑加大了系统的体积、设计复杂度和成本。目前解决天线过滤窄带信号问题最为简单的方法就是使用具有陷波特性的超宽带天线，主要采用开槽法、添加枝节法和寄生单元法等。例如参考文献“吴婷,史小卫,白昊,李平.一种结构简单且陷波特性易调节的超宽带天线[J].微波学报,2014,30(02):23-25+29.”中提出的一种单陷波超宽带天线，天线采用圆环单极子天线结构作为辐射单元，通过在圆环内部加载一个连接的对称C形枝节改善了超宽带特性，随后在辐射单元表面刻蚀弧形槽，实现了超宽带天线的陷波特性，天线的整体尺寸为38*25*1.6mm3，但该天线仅仅滤除了WLAN频段窄带信号的干扰且物理尺寸较大并且工作带宽仅为8GHz。
再如专利名称为一种小型双陷波超宽带天线、申请号为CN202010174006.6的中国专利，提出了一种小型双陷波超宽带天线，该天线由八边形辐射贴片、阶梯型微带馈线和矩形接地面组成，通过在阶梯型微带馈线上刻蚀T字缝隙的方法产生双陷波特性，天线的物理尺寸为32*25*0.8mm3，同样物理尺寸较大，不易于集成。
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、尺寸小、性能稳定的一种新型超宽带天线，能滤除窄带信号的干扰。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种新型超宽带天线，包括介质基板、辐射贴片、微带馈线和矩形接地板，所述辐射贴片和微带馈线均印制在所述介质基板的正面，所述矩形接地板印制在所述介质基板的背面；所述辐射贴片为矩形结构，其上方左右两侧采用对称倒L形切角，底部两侧形成有对称的第一三角形切角，其中部挖有圆形凹槽；所述微带馈线与所述辐射贴片的底部相连接；所述矩形接地板的上方两侧采用对称的三角形切角，中部开有矩形凹槽。
由上，采用改进的矩形结构作为辐射贴片，实现了超宽带天线的小型化，能滤除窄带信号的干扰，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。本发明具有小型化、结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强等优点。
可选的，所述圆形凹槽内加载一个π形枝节。
由上，采用改进的矩形结构作为辐射贴片，利用单极子天线空间占用小且易改进的特点有效扩展天线带宽并减小天线尺寸；辐射贴片上开设圆形凹槽和对称倒L形切角以及对称三角形切角可扩展天线的低频段带宽，节省制作材料；加载π形枝节可产生阻带特性并且通过调节π形窄缝隙的水平长度和竖直长度灵活地调整陷波的中心频率和带宽。
进一步的，所述π形枝节位于圆形凹槽内部和所述介质基板的中轴线位置，π形枝节的横向长为6.65-6.69mm，其下部竖直长为6.17-6.21mm，其下部宽度为0.18-0.22mm。
可选的，所述倒L形切角的水平长度为1.8-2.2mm，其竖直长度为2.8-3.2mm，其宽度为0.8-1.2mm。
进一步的，所述第一三角形切角的水平长度为2.6-3.0mm，其竖直长度为2.8-3.2mm。
可选的，所述圆形凹槽的半径为4.33-4.37mm。
由上，在辐射贴片上加载π形枝节陷波频段，通过调整倒π形枝节的水平长度，竖直长度以及宽度等参数实现良好的陷波特性，调节过程灵活。另外，加载π形枝节方法产生陷波特性，结构简单，代替了滤波器设计，降低设计成本和复杂度，加工方便，便于生产。
可选的，所述矩形接地板的水平长度为12mm，其竖直长度为6mm，所述第二三角形切角位于矩形接地板的左右上方两侧，第二三角形切角的水平长度为1.9-2.3mm，其竖直长度为6mm。
进一步的，所述矩形凹槽位于矩形接地板的中轴线位置，其竖直长度为3.7-4.1mm，其水平宽度为2.0-2.4mm。
由上，采用改进接地板结构，在上方左右两侧进行对称三角形切角并在接地板中上部开矩形凹槽，该结构可产生渐变谐振特性，使天线从一个谐振模式到另一谐振模式产生平稳过渡，从而进一步提高天线性能。
可选的，所述微带馈线的特性阻抗为50Ω，其长度为7.8-8.2mm，其宽度为1.5mm。
可选的，所述介质基板的厚度为0.8mm，介质基板的长度和宽度分别为18mm和12mm。
由上，采用平面化结构，尺寸较小，结构紧凑，便于实现与射频前端电路的集成。
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一种新型超宽带天线的结构图；
图2是本发明的一种新型超宽带天线的正面结构图；
图3是本发明的一种新型超宽带天线的背面结构图；
图4是本发明的一种新型超宽带天线的回波损耗曲线图；
图5是本发明的一种新型超宽带天线在5GHz频点的辐射方向图；
图6是本发明的一种新型超宽带天线在10GHz频点的辐射方向图；
图7是本发明的一种新型超宽带天线在15GHz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1-7所示，本发明的超宽带天线包括介质基板10、辐射贴片20、微带馈线30和矩形接地板40，该辐射贴片20和微带馈线30印制在介质基板10的正面，矩形接地板40印制在介质基板10的背面。如图1所示，辐射贴片20采用上方两侧设置对称的倒L切角21、底部两侧设置对称的第一三角形切角22、中部挖圆形凹槽23的矩形结构。对称的倒L形切角21的水平长度为1.8-2.2mm，优选为2mm，倒L形切角21的竖直长度为2.8-3.2mm，优选为3mm，倒L形切角21的宽度为0.8-1.2mm，优选为1mm。对称的第一三角形切角22位于辐射贴片20的底部两侧，其水平宽度为2.6-3.0mm，优选为2.8mm。第一三角形切角22的竖直长度为2.8-3.2mm，优选为3mm。圆形凹槽23位于辐射贴片20的中轴线上，其半径长度为4.33-4.37mm，优选为4.35mm。
如图2所示，在辐射贴片20上的圆形凹槽23内部加载π形枝节24，π形枝节24位于圆形凹槽23内部且在辐射贴片20中上部的中轴线位置，π形枝节24的横向长度为6.65-6.69mm，优选为6.67mm，π形枝节24的下部竖直长度为6.17-6.21mm，优选为6.19mm，π形枝节24下部的宽度为0.18-0.22mm，优选为0.2mm。
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的长度为7.8-8.2mm，优选为8mm，其宽度为1.5mm。
如图3所示，矩形接地板40印制在介质基板10背面的下侧，矩形接地板40的水平长度为12mm，竖直高度为6mm，对称的第二三角形切角41位于矩形接地板40的上方左右两侧，其水平长度为1.9-2.3mm，优选为2.1mm，第二三角形切角41的竖直长度为6mm。矩形凹槽42位于矩形接地板40的中轴线上，。矩形凹槽42的竖直长度为3.7-4.1mm，优选为3.9mm。。矩形凹槽42的水平宽度为2.0-2.4mm，优选为2.2mm。对称的三角切角41和矩形凹槽42的设置可改善天线的阻抗匹配特性。采用如上矩形接地板40的结构可产生渐变谐振特性，使天线从一个谐振模式到另一谐振模式产生平稳过渡，从而进一步提高天线的性能。
本实施例中的超宽带天线印制在长、宽、厚分别为18mm、12mm、0.8mm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一种新型超宽带天线良好的性能，利用电磁仿真软件HFSS15.0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4.5-18.8GHz，相对带宽达到百分之六十一，并且在4.9～6.1GHz频段产生较好的陷波特性，可有效滤除WLAN波段的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5GHz时的辐射方向图，由图5可知，天线的E面方向图呈现形状为“8”字的定向辐射，天线H面方向图近似圆形，呈现全向辐射特性。
参见图6，提供了本发明实施例中超宽带天线在8GHz时的辐射方向图，由图6可知，天线的E面方向图呈现形状为“8”字的定向辐射，天线H面方向图近似圆形，呈现全向辐射特性。
参见图7，提供了本发明实施例中超宽带天线在11GHz时的辐射方向图，由图7可知，天线的E面方向图呈现形状为“8”字的定向辐射，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4.5-18.8GHz，工作带宽高达14.3GHz,相对带宽超过了百分之六十，在4.9～6.1GHz频段具有较好的阻带特性，可滤除WLAN波段(5.15-5.825GHz)的窄带通信系统产生的电磁干扰，且在通带频段内具有基本稳定的峰值增益和全向辐射特性，使得该天线具有更大的实用价值。
上述实施例揭示的一种新型超宽带天线具有小型化、结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强、性能稳定等优点，采用单极子天线结构作为辐射贴片20，实现了超宽带天线的小型化，通过加载π形枝节24的方式产生阻带，滤除了WLAN波段的窄带信号的干扰，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。另外，通过调节π形枝节24的横向长度和竖直长度以及宽度等参数，可灵活调整陷波的中心频率和带宽，具有陷波可调节特性。采用矩形上下左右两侧的切角，中部挖圆形凹槽23结构作为辐射贴片20，利用单极子天线空间占用小且易改进的特点有效扩展天线带宽并减小天线尺寸。在辐射贴片20上刻蚀π形枝节24，在很大程度上改变天线表面电流分布特性，在产生陷波频段的同时天线扩展低频段带宽。本发明的天线接地板采用矩形接地板40结构，在左右两侧进行对称的第二三角形切角41的同时，在接地板顶部开设矩形凹槽42，该结构可产生渐变谐振特性，使天线从一个谐振模式到另一谐振模式产生平稳过渡，从而进一步提高天线性能。另外，本发明采用引入π形枝节24方法产生陷波特性，结构简单，代替了滤波器设计，降低设计成本和复杂度，加工方便，便于生产，采用平面化结构，尺寸较小，结构紧凑，便于实现与射频前端电路的集成。
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 (10)
1.一种新型超宽带天线，包括介质基板(10)、辐射贴片(20)、微带馈线(30)和矩形接地板(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，所述矩形接地板(40)印制在所述介质基板(10)的背面；
所述辐射贴片(20)采用矩形基础图形，在其左右上方开有对称的倒L形切角(21)，在其左右下方开有对称的第一三角形切角(22)，在其中部开有圆形凹槽(23)；
所述微带馈线(30)与所述辐射贴片(20)的底部相连接；
所述矩形接地板(40)的左右两侧采用对称的第二三角形切角(41)，其上方中部开有矩形凹槽(42)。
2.如权利要求1所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述辐射贴片(20)的圆形凹槽(23)内加载一个π形枝节(24)。
3.如权利要求2所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述π形枝节(24)位于圆形凹槽(23)内部和所述介质基板(10)的中轴线位置，π形枝节(24)的横向长为6.65-6.69mm，其下部竖直长为6.17-6.21mm，其下部宽度为0.18-0.22mm。
4.如权利要求1所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述倒L形切角(21)的水平长度为1.8-2.2mm，其竖直长度为2.8-3.2mm，其宽度为0.8-1.2mm。
5.如权利要求1所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述第一三角形切角(22)的水平长度为2.6-3.0mm，其竖直长度为2.8-3.2mm。
6.如权利要求1所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述圆形凹槽(23)的半径为4.33-4.37mm。
7.如权利要求1所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述矩形接地板(40)的水平长度为12mm，其竖直长度为6mm，所述第二三角形切角(41)位于矩形接地板(40)的左右上方两侧，第二三角形切角(41)的水平长度为1.9-2.3mm，其竖直长度为6mm。
8.如权利要求1所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述矩形凹槽(42)位于矩形接地板(40)的中轴线位置，其竖直长度为3.7-4.1mm，其水平宽度为2.0-2.4mm。
9.如权利要求1所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述微带馈线(30)的特性阻抗为50Ω，其长度为7.8-8.2mm，其宽度为1.5mm。
10.如权利要求1至8中任一项所述的一种新型超宽带天线，其特征在于：所述介质基板(10)的厚度为0.8mm，介质基板(10)的长度和宽度分别为18mm和12mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011222483.1A CN112234358A (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 一种小型化双陷波超宽带天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011222483.1A CN112234358A (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 一种小型化双陷波超宽带天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112234358A true CN112234358A (zh) | 2021-01-15 |
Family
ID=74122760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011222483.1A Pending CN112234358A (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 一种小型化双陷波超宽带天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112234358A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113140905A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-20 | 西安邮电大学 | 一种蝶形六陷波特性的超宽带天线 |
| CN113644424A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-12 | 山东师范大学 | 一种基于超宽带信号的弧形槽陷波单极子微带天线 |
-
2020
- 2020-11-05 CN CN202011222483.1A patent/CN112234358A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113140905A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-20 | 西安邮电大学 | 一种蝶形六陷波特性的超宽带天线 |
| CN113140905B (zh) * | 2021-04-16 | 2022-08-26 | 西安邮电大学 | 一种蝶形六陷波特性的超宽带天线 |
| CN113644424A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-12 | 山东师范大学 | 一种基于超宽带信号的弧形槽陷波单极子微带天线 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111416202A (zh) | 一种小型化双陷波特性的超宽带天线 | |
| CN108767460B (zh) | 一种具有三陷波特性的超宽带天线 | |
| CN102610916B (zh) | 具有陷波特性的小型超宽带天线 | |
| CN106785463A (zh) | 一种单陷波超宽带单极子天线 | |
| CN112821077B (zh) | 一种具有可重构特性的双陷波分形超宽带天线 | |
| CN112736423B (zh) | 一种紧凑型低剖面差分滤波微带贴片天线 | |
| CN113097715B (zh) | 一种平面复合左右手传输线型5g手机mimo天线 | |
| CN113497356B (zh) | 一种双带双极化滤波天线 | |
| CN112234358A (zh) | 一种小型化双陷波超宽带天线 | |
| CN111864324A (zh) | 一种基于csrr的小型双频带通滤波器 | |
| CN112366457A (zh) | 一种小型化双陷波特性的超宽带单极子天线 | |
| CN210897621U (zh) | 一种新型超宽带平面单极子天线 | |
| CN212114007U (zh) | 一种小型化双陷波特性的超宽带天线 | |
| CN109802225B (zh) | 一种微带滤波天线 | |
| CN111916897A (zh) | 用于5g的小型化多频段天线、通信模块及终端 | |
| CN112216971A (zh) | 一种小型化双陷波超宽带天线 | |
| CN112467352B (zh) | 一种扳手形陷波可重构超宽带天线 | |
| CN113964534A (zh) | 一种具有双陷波特性的陷波超宽带天线 | |
| CN113964507B (zh) | 一种用于射频能量收集的电磁超材料贴片天线 | |
| CN113178688B (zh) | 一种空心六角星超宽带天线 | |
| CN116130948A (zh) | 一种基于极化分集的三陷波mimo超宽带天线 | |
| CN210379419U (zh) | 一种具有双陷波特性的超宽带天线 | |
| CN211017399U (zh) | 一种y形结构加载l形缝隙的三频天线 | |
| Cao et al. | A compact dual band miniaturized antenna for WLAN operation | |
| CN113140905A (zh) | 一种蝶形六陷波特性的超宽带天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210115 |