CN113659343A - 一种超宽带微带天线装置及其超宽带微带天线 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超宽带微带天线，包括：介质基片；设置在介质基片的第一表面的导体贴片，且导体贴片中镂空出陷波槽，用于实现WiMAX波段的陷波；设置在介质基片的第二表面的接地贴片，用于与导体贴片配合实现超宽带通信；设置在介质基片的第二表面的陷波导线，用于实现WLAN波段的陷波。应用本申请的方案，可以有效地提高超宽带天线的通信效果，避免在WLAN波段和WiMAX波段的通信干扰。本申请还提供了一种超宽带微带天线装置，具有相应技术效果。

Description

一种超宽带微带天线装置及其超宽带微带天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种超宽带微带天线装置及其超宽带微带天线。

背景技术

超宽带天线由于具有能耗低、传输速率高等优点，在定位、导航、雷达探测等领域都有广泛的应用。但是，超宽带频带与目前已有的窄带通信系统有着一定的重叠。特别是在5.15-5.825GHz的WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)波段，和WiMAX(WorldInteroperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性)波段，即3.3-3.7GHz的窄带互通微波接入波段，会影响超宽带天线的通信效果。

综上所述，如何有效地提高超宽带天线的通信效果，避免在WLAN波段和WiMAX波段的通信干扰，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超宽带微带天线装置及其超宽带微带天线，以有效地提高超宽带天线的通信效果，避免在WLAN波段和WiMAX波段的通信干扰。

一种超宽带微带天线，包括：

介质基片；

设置在所述介质基片的第一表面的导体贴片，且所述导体贴片中镂空出陷波槽，用于实现WiMAX波段的陷波；

设置在所述介质基片的第二表面的接地贴片，用于与所述导体贴片配合实现超宽带通信；

设置在所述介质基片的第二表面的陷波导线，用于实现WLAN波段的陷波。

优选的，所述陷波槽为U型陷波槽。

优选的，与所述导体贴片连接的馈线和所述U型陷波槽的底边中线在同一直线上。

优选的，所述导体贴片向所述馈线延伸的方向与所述U型陷波槽的开口方向相反。

优选的，所述导体贴片为矩形的导体贴片，并且所述导体贴片靠近所述馈线的一侧的两个拐角处设置有两个对称的矩形缺口。

优选的，所述接地贴片为矩形的接地贴片，并且所述接地贴片靠近所述陷波导线的一侧的两个拐角处设置有两个对称的三角形缺口。

优选的，所述陷波导线为弧形陷波导线。

优选的，还包括：

与所述弧形陷波导线的第一端连接，并且向所述弧形陷波导线的弧内侧延伸的第一导线；

与所述弧形陷波导线的第二端连接，并且向所述弧形陷波导线的弧内侧延伸的第二导线。

优选的，还包括：

用于连接所述第一导线和所述弧形陷波导线，并与所述第一导线垂直的第三导线；

用于连接所述第二导线和所述弧形陷波导线，并与所述第二导线垂直的第四导线；

其中，所述第一导线和所述第二导线长度相同，且位于同一直线上，所述弧形陷波导线的中轴线与所述接地贴片的底边中线在同一直线上，所述第三导线和所述第四导线长度相同且均与所述弧形陷波导线的中轴线平行。

一种超宽带的微带天线装置，包括上述任一项所述的超宽带的微带天线。

应用本发明实施例所提供的技术方案，采用介质基片，设置在介质基片的第一表面的导体贴片以及设置在介质基片的第二表面的接地贴片实现超宽带微带天线。并且，导体贴片中镂空出陷波槽，通过对陷波槽的尺寸设置，可以在特定波段产生陷波，而本申请的方案便是利用导体贴片中镂空出陷波槽，实现WiMAX波段的陷波，也即使得超宽带微带天线在WiMAX波段阻抗失配，增大了超宽带微带天线在WiMAX波段的驻波比，从而可以有效地降低在WiMAX波段的通信干扰。同时，本申请在介质基片的第二表面设置了陷波导线，可以在特定波段产生陷波，而本申请的方案便是利用陷波导线，实现WLAN波段的陷波，也即使得超宽带微带天线在WLAN波段阻抗失配，增大了超宽带微带天线在WLAN波段的驻波比，从而可以有效地降低在WLAN波段的通信干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明中一种超宽带微带天线的上表面的结构示意图；

图1b为本发明中一种超宽带微带天线的下表面的结构示意图；

图2为不带U型陷波槽的导体贴片与本发明一种具体实施方式中镂空出U型陷波槽的导体贴片的电流分布情况示意图；

图3为不带弧形枝节的接地贴片与本发明一种具体实施方式中在接地贴片3的一侧设置有弧形枝节的电流分布情况示意图；

图4a为不同U型陷波槽的总长度的情况下各自对应的超宽带的微带天线的驻波比的曲线示意图；

图4b为不同弧形枝节的总长度的情况下各自对应的超宽带的微带天线的驻波比的曲线示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种超宽带微带天线，可以有效地提高超宽带天线的通信效果，避免在WLAN波段和WiMAX波段的通信干扰。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1a和图1b，图1a为本发明中一种超宽带微带天线的上表面的结构示意图，图1b为本发明中一种超宽带微带天线的下表面的结构示意图。该超宽带微带天线可以包括：

介质基片10；

设置在介质基片10的第一表面的导体贴片20，且导体贴片20中镂空出陷波槽，用于实现WiMAX波段的陷波；

设置在介质基片10的第二表面的接地贴片30，用于与导体贴片20配合实现超宽带通信；

设置在介质基片10的第二表面的陷波导线40，用于实现WLAN波段的陷波。

具体的，常用的介质基片10包括陶瓷介质基片、玻璃陶瓷介质基片、树脂介质基片、硅介质基片等等，具体可以根据实际需要进行设定和调整。例如一种场合中选用的是厚度为0.8mm，相对介电常数为3.55的RO4003介质基片。

介质基片10的第一表面设置了导体贴片20，第二表面设置了接地贴片30，从而使得在导体贴片20与接地贴片30之间激励起射频电磁场，并且向外辐射，也即接地贴片30可以用于与导体贴片20配合实现超宽带通信。利用本申请的超宽带的微带天线实现超宽带通信，谐振带宽通常可以覆盖3-11GHz。在实际应用中，本申请的超宽带的微带天线可以直接印刷在无人机主板等设备上，实现超宽带通信。

本申请在导体贴片20中镂空出陷波槽，通过对该陷波槽的尺寸设置，可以在特定波段产生陷波，本申请利用该陷波槽实现WiMAX波段的陷波。

陷波槽的具体形状可以根据实际情况进行设定和调整，在实际应用中，为了有效地实现WiMAX波段的陷波，陷波槽采用的是U型陷波槽。

图1a的具体场合中采用的便是U型陷波槽，可参阅图2，为不带U型陷波槽的导体贴片20与镂空出U型陷波槽的导体贴片20的电流分布情况示意图。在U型陷波槽的左右两侧的电流在相应的谐振点上方向相反，大小相等，也就是说，在特定的谐振点上的电流可以在U型陷波槽上相互抵消，因此产生陷波的情况。由于在U型陷波槽上有效地实现了WiMAX波段的陷波，因此使得超宽带微带天线在WiMAX波段阻抗失配，增大了超宽带微带天线在WiMAX波段的驻波比。

当陷波槽采用的是U型陷波槽时，通常可以按照图1a的实施方式进行设置，即，与导体贴片20连接的馈线50和U型陷波槽的底边中线在同一直线上。由于导体贴片20通常为对称结构，且以与导体贴片20连接的馈线50为对称轴，例如导体贴片20为常用的矩形贴片时，与导体贴片20连接的馈线50便与该矩形贴片的底边中线在同一直线上，因此，该种实施方式中，便可以使得U型陷波槽左右两侧的导体贴片20的形状尺寸相同，也就有利于实现上述的在谐振点上产生方向相反，大小相等的相互抵消的电流的目的，即可以有效地增大超宽带微带天线在WiMAX波段的驻波比。

此外，导体贴片20向馈线50延伸的方向可以与U型陷波槽的开口方向相反，即图1a中的U型陷波槽的开口方向是向上的，而导体贴片20向馈线50延伸的方向是向下的，同样有利于有效地增大超宽带微带天线在WiMAX波段的驻波比。

在一种具体场合中，采用图1a的实施方式时，超宽带微带天线在WiMAX波段的驻波比可以达到28.2。

导体贴片20的具体形状可以根据实际需要进行设定，例如常用的是矩形的导体贴片20，成本较低。在本发明的一种具体实施方式中，导体贴片20为矩形的导体贴片20，并且导体贴片20靠近馈线50的一侧的两个拐角处设置有两个对称的矩形缺口。本申请的图1a便是采用该种实施方式，通过设置两个对称的矩形缺口，可以有效地提高超宽带的微带天线的带宽范围。

导体贴片20以及U型陷波槽的具体尺寸可以根据实际需要进行设定和调整，例如在一种具体实施方式中，图1a中的各个尺寸参数可以取值为：L为32mm，L₁为10.7mm，L₂为14.5mm，L₃为12mm，L₄为5.3mm，W为26mm，W₁为13mm，W₂为6mm，W₃为1mm，W₄为1.8mm，W₅为2mm。

此外需要说明的是，U型陷波槽的总长度对于陷波的中心频率起到主要的影响作用，并且参阅图4a，为不同U型陷波槽的总长度的情况下各自对应的超宽带的微带天线的驻波比的曲线示意图，可以看出，随着U型陷波槽的总长度的增加，陷波的中心频率会随之降低，因此，设置合适的U型陷波槽的总长度，可以使得超宽带微带天线在WiMAX波段实现有效的陷波。

本申请在介质基片10的第二表面设置了接地的陷波导线40，通过对该陷波导线40的尺寸设置，可以在特定波段产生陷波，本申请利用该陷波导线40实现WLAN波段的陷波。

陷波导线40的具体形状可以根据实际情况进行设定和调整，在实际应用中，为了有效地实现WLAN波段的陷波，陷波导线40可以具体为弧形陷波导线40，也可以称为弧形枝节。

图1b的具体场合中采用的便是弧形陷波导线40，并将该弧形陷波导线40的弧长标记为为R₁。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：

与弧形陷波导线40的第一端连接，并且向弧形陷波导线40的弧内侧延伸的第一导线41；

与弧形陷波导线40的第二端连接，并且向弧形陷波导线40的弧内侧延伸的第二导线42。

该种实施方式中，考虑到陷波导线40的总长度对于陷波的中心频率起到主要的影响作用，并且在实际应用中，由于尺寸的限制，可能会出现需要增加陷波导线40的总长度，但是由于介质基片10的尺寸限制，使得不方便增大该弧形的半径的情况，因此，该种实施方式中，通过第一导线41和第二导线42进行长度的延伸，而不需要调整原本的弧形陷波导线40的弧度。并且可以理解的是，为了保障尺寸，该种实施方式中是将第一导线41和第二导线42均向弧形陷波导线40的弧内侧延伸。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：

用于连接第一导线41和弧形陷波导线40，并与第一导线41垂直的第三导线43；

用于连接第二导线42和弧形陷波导线40，并与第二导线42垂直的第四导线44；

其中，第一导线41和第二导线42长度相同，且位于同一直线上，弧形陷波导线40的中轴线与接地贴片30的底边中线在同一直线上，第三导线43和第四导线44长度相同且均与弧形陷波导线40的中轴线平行。

该种实施方式中，考虑到通过第一导线41和第二导线42进行长度的延伸，部分场合中仍然无法达到长度要求，因此，该种实施方式中便利用第三导线43和第四导线44实现长度的延伸，实现对于介质基片10的表面空间的有效利用。

并且该种实施方式中，弧形陷波导线40的中轴线与接地贴片30的底边中线在同一直线上，第三导线43和第四导线44长度相同且均与弧形陷波导线40的中轴线平行，第一导线41和第二导线42长度相同且位于同一直线上，因此，该种实施方式中，由弧形陷波导线40，第一导线41，第二导线42，第三导线43以及第四导线44构成的弧形枝节为对称结构，有利于提高相应频段的驻波比。可参阅图3，为不带弧形枝节的接地贴片，以及本申请在接地贴片30的一侧设置有该弧形枝节的电流分布情况示意图。该种实施方式中采用弧形陷波导线40，第一导线41，第二导线42，第三导线43以及第四导线44构成弧形枝节，在特定的谐振点上的电流较低，从而产生陷波的情况。由于本申请利用陷波导线40实现WLAN波段的陷波，因此使得超宽带微带天线在WLAN波段波段阻抗失配，增大了超宽带微带天线在WLAN波段波段的驻波比。在一种具体场合中，超宽带微带天线在WLAN波段的驻波比可以达到14.2，而除了WLAN波段和WiMAX波段，在3-11GHZ的波段内的驻波比均小于2，有效地实现了超宽带通信。

可参阅图4b，为不同弧形枝节的总长度的情况下各自对应的超宽带的微带天线的驻波比的曲线示意图，可以看出，随着弧形枝节的总长度的增加，陷波的中心频率也会随之降低，因此，设置合适弧形枝节的总长度，便可以使得超宽带微带天线在WLAN波段实现有效的陷波。并且可以理解的是，此处是以由弧形陷波导线40，第一导线41，第二导线42，第三导线43以及第四导线44构成的弧形枝节为例进行说明，由上文的描述可知，在其他实施方式中，弧形枝节可以有其他结构，例如可以直接由弧形陷波导线40构成，又如可以由弧形陷波导线40，第一导线41以及第二导线42构成。

图1b便是采用由弧形陷波导线40，第一导线41，第二导线42，第三导线43以及第四导线44构成弧形枝节的具体实施方式，其中的各个尺寸参数可以根据需要进行设定和调整，例如可以取值为：L₅为2mm，L₆为2.3mm，W₆为10mm，W₇为7mm，W₈为6.6mm，W₉为0.6mm，R₁为11.1mm。

在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图1b，接地贴片30为矩形的接地贴片30，并且接地贴片30靠近陷波导线40的一侧的两个拐角处设置有两个对称的三角形缺口，相较于常用的矩形接地贴片30的设置方式，该种实施方式进一步设置了两个对称的三角形缺口，可以有效地提高超宽带的微带天线的带宽。

应用本发明实施例所提供的技术方案，采用介质基片10，设置在介质基片10的第一表面的导体贴片20以及设置在介质基片10的第二表面的接地贴片30实现超宽带微带天线。并且，导体贴片20中镂空出陷波槽，通过对陷波槽的尺寸设置，可以在特定波段产生陷波，而本申请的方案便是利用导体贴片20中镂空出陷波槽，实现WiMAX波段的陷波，也即使得超宽带微带天线在WiMAX波段阻抗失配，增大了超宽带微带天线在WiMAX波段的驻波比，从而可以有效地降低在WiMAX波段的通信干扰。同时，本申请在介质基片10的第二表面设置了陷波导线40，可以在特定波段产生陷波，而本申请的方案便是利用陷波导线40，实现WLAN波段的陷波，也即使得超宽带微带天线在WLAN波段阻抗失配，增大了超宽带微带天线在WLAN波段的驻波比，从而可以有效地降低在WLAN波段的通信干扰。

相应于上面的超宽带的微带天线实施例，本发明实施例还提供一种超宽带的微带天线装置，可以包括如上述任一实施例中的超宽带的微带天线，可与上文相互对应参照。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超宽带微带天线，其特征在于，包括：

介质基片；

设置在所述介质基片的第一表面的导体贴片，且所述导体贴片中镂空出陷波槽，用于实现WiMAX波段的陷波；

设置在所述介质基片的第二表面的接地贴片，用于与所述导体贴片配合实现超宽带通信；

设置在所述介质基片的第二表面的陷波导线，用于实现WLAN波段的陷波。

2.根据权利要求1所述的超宽带的微带天线，其特征在于，所述陷波槽为U型陷波槽。

3.根据权利要求2所述的超宽带的微带天线，其特征在于，与所述导体贴片连接的馈线和所述U型陷波槽的底边中线在同一直线上。

4.根据权利要求3所述的超宽带的微带天线，其特征在于，所述导体贴片向所述馈线延伸的方向与所述U型陷波槽的开口方向相反。

5.根据权利要求3所述的超宽带的微带天线，其特征在于，所述导体贴片为矩形的导体贴片，并且所述导体贴片靠近所述馈线的一侧的两个拐角处设置有两个对称的矩形缺口。

6.根据权利要求1所述的超宽带的微带天线，其特征在于，所述接地贴片为矩形的接地贴片，并且所述接地贴片靠近所述陷波导线的一侧的两个拐角处设置有两个对称的三角形缺口。

7.根据权利要求1至6任一项所述的超宽带的微带天线，其特征在于，所述陷波导线为弧形陷波导线。

8.根据权利要求7所述的超宽带的微带天线，其特征在于，还包括：

与所述弧形陷波导线的第一端连接，并且向所述弧形陷波导线的弧内侧延伸的第一导线；

与所述弧形陷波导线的第二端连接，并且向所述弧形陷波导线的弧内侧延伸的第二导线。

9.根据权利要求8所述的超宽带的微带天线，其特征在于，还包括：

用于连接所述第一导线和所述弧形陷波导线，并与所述第一导线垂直的第三导线；

用于连接所述第二导线和所述弧形陷波导线，并与所述第二导线垂直的第四导线；

其中，所述第一导线和所述第二导线长度相同，且位于同一直线上，所述弧形陷波导线的中轴线与所述接地贴片的底边中线在同一直线上，所述第三导线和所述第四导线长度相同且均与所述弧形陷波导线的中轴线平行。

10.一种超宽带的微带天线装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的超宽带的微带天线。

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