CN201149899Y - 共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线 - Google Patents

Abstract

共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线由一块介质基片(1)和在介质基片(1)上的金属镀层(2)共同构成；馈线部分采用共面波导形式，由信号线(3)和对称分布于信号线(3)两侧的缝隙(4)以及金属地(5)共同构成；辐射单元(6)采用圆盘形式，信号线(3)较两侧金属地(5)略长的延伸端与辐射单元(6)相连；该天线具有超宽带特性，可以满足超宽带通信系统要求；同时，天线可以产生三个频率的阻带，具有抗多频点干扰性能。天线阻带的频率可以通过改变刻蚀缝隙长度进行自由调节，具有阻带可调性，因此可以满足一些干扰频率特殊场合的应用。同时，增加刻蚀缝隙，可以实现更多的阻带特性。

Description

共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线

技术领域

本实用新型是一种适用于抗多频率信号干扰的超宽带(Ultra-Wideband，UWB)天线设计技术。属于天线设计的技术领域。

背景技术

超宽带通信系统具有低复杂度、低成本、抗多径和抗混迭等诸多优点，适应于高速通信发展需求，从而得到广泛应用。近年来，作为超宽带系统的重要组成部分，超宽带天线也得到更多关注，相应的设计要求也越来越高。目前，在微波频段中，频率较低部分存在大量业务而十分拥挤，由于超宽带通信系统占据了非常宽的频带(例如美国FCC认定的UWB频带为3.1GHz-10.6GHz)，其中不可避免的存在特定频率的干扰信号问题(例如无限局域网WLAN的5.8GHz频带信号)。如果超宽带天线工作频带更宽，例如从2GHz-10GHz，则相应需要考虑的干扰频率信号就更多，诸如：WLAN的2.4GHz/5.8GHz信号，以及固定宽带无线接入(FBWA)3.5GHz信号等。为了避免这些频点信号的干扰，解决方法之一就是设计具有在特定频点形成阻带的超宽带天线。这种天线可以工作在很宽的频带，但是在特定的频率上具有很大的输入电压驻波比，即对于相应频率的信号天线呈现截止，不工作的状态，从而起到减小甚至消除超宽带系统与其他通信系统间相互干扰的作用。目前，较多的阻带天线仅具有单一的阻带，不能够抑制多个阻带；或者，具有两个阻带的天线工作带宽受到影响而减小。因此，设计一种具有多阻带，超宽带工作带宽的天线成为亟待解决的问题。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提出一种采用平面印刷电路(PCB)工艺实现的共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线，该天线能够很好地满足超宽带通信系统要求，并且较好的解决了多频点干扰问题。天线结构简单、体积小巧，满足平面电路集成的要求，并且具有成本低、便于批量生产等优点，因此适用于多种应用场合。

技术方案：所设计天线具有超宽带天线工作带宽(2GHz-10.4GHz)，并且可以对三个特定频率的干扰信号进行抑止。天线设计基于平面印刷电路技术，采用共面波导馈电，体积小巧，适合平面高度集成。

本实用新型的共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线采用圆盘天线形式和CPW馈线，通过印刷电路板技术在微波介质基片实现。其中，通过在圆盘上刻蚀谐振缝隙，使之在特定频点谐振产生阻带现象。添加多条缝隙，从而产生多个阻带。

本实用新型的贴片缝隙刻蚀实现的多阻带超宽带天线由一块介质基片和在介质基片上的金属镀层共同构成；馈线部分采用共面波导形式，由信号线和对称分布于信号线两侧的缝隙以及金属地共同构成；辐射单元采用圆盘形式，信号线较两侧金属地略长的延伸端与辐射单元相连；辐射单元的金属圆盘上刻蚀有四条缝隙，内圈为第二非闭合圆形缝隙，第二非闭合圆形缝隙的外圈为第一非闭合圆形缝隙，第一非闭合圆形缝隙的外圈为第一弧形缝隙，第二弧形缝隙，第一弧形缝隙，第二弧形缝隙分别位于第一个非闭合圆形缝隙的上下两侧；在第一非闭合圆形缝隙的上方设有第一小块金属层，在第二个非闭合圆形缝隙的上方设有第二小块金属层，分别将圆形缝隙切断形成非闭合圆形缝隙。

有益效果：

1.天线具有超宽带特性，可以满足超宽带通信系统要求；同时，天线可以产生三个频率的阻带，具有抗多频点干扰性能。

2.天线阻带的频率可以通过改变刻蚀缝隙长度进行自由调节，具有阻带可调性，因此可以满足一些干扰频率特殊场合的应用。同时，增加刻蚀缝隙，可以实现更多的阻带特性。

3.天线整体体积小巧，采用共面波导馈电，可以方便与微波平面电路高度集成，特别是与有源电路集成，适合移动小型化设备使用。

4.整个天线的各部分集成为一体，结构简单，全部利用PCB工艺生产，成本低、精度高、重复性好，适合大批量生产。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图，其中左侧为正面视图，右侧为侧面视图。图中mm为标记的长度单位，

图2为实施实例1的反射系数测量结果，

图3为实施实例1的输入电压驻波比测量结果，

图4为实施例1的XOZ平面方向图，4条曲线分别是2、3、5、8GHz时的测试结果，

图5为实施例1的YOZ平面方向图，4条曲线分别是2、3、5、8GHz时的测试结果，

图6为实施例1的XOY平面方向图，4条曲线分别是2、3、5、8GHz时的测试结果。

以上的图中有：介质基片1，金属镀层2，信号线3，缝隙4，金属地5，辐射单元6，第一个非闭合圆形缝隙7，第二个非闭合圆形缝隙8，第一弧形缝隙9，第二弧形缝隙10，第一小块金属层11，第二小块金属层12。

具体实施方式

本实用新型的共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线通过特别的刻蚀缝隙实现阻带并且不破坏天线整体性能。普通缝隙，包括单个线形、弧形，以及闭合形缝隙均会在2倍基频处产生寄生谐振。本发明所选用的刻蚀缝隙能够产生强谐振，并且对于寄生谐振有较好的抑止作用，避免了对天线超宽带特性的破坏，具体表现为：选用的非闭合圆形第一个非闭合圆形缝隙7，第二个非闭合圆形缝隙8，可以有效的避免寄生谐振产生，从而不至于影响天线整体的超宽带性能，选用的双弧形第一弧形缝隙9，第二弧形缝隙10相互作用，共同产生同一频点的谐振，同时可以抑止寄生谐振。并且上述缝隙可以进一步推广，具有类似非闭合特性的矩形，椭圆，或者其他形状的缝隙，也可以产生相似的作用。同时，对于线形或弧形缝隙也可以通过成对组合使用实现寄生谐振抑止的特性。通过添加更多的相似缝隙，可以实现更多阻带特性。

本实用新型实施实例采用了共面波导形式作为馈线。选用微带线形式作为馈线，采用相同的圆盘天线和刻蚀缝隙，可以同样实现的具有多阻带性能的超宽带天线。

本实用新型的超宽带天线采用圆盘天线形式和CPW馈线，通过印刷电路板技术在微波介质基片实现。其中，通过在圆盘上刻蚀谐振缝隙，使之在特定频点谐振产生阻带现象。添加多条缝隙，从而产生多个阻带。

贴片缝隙刻蚀多阻带超宽带天线(如图1所示)由一块介质基片1，和在介质基片1上的金属镀层2共同构成。馈线部分采用共面波导形式，由信号线3和对称分布于信号线两侧的缝隙4以及金属地5共同构成。辐射单元采用圆盘形式，该种形式具有超宽带特性。信号线3较两侧金属地5略长的延伸端与辐射单元6相连。金属圆盘上刻蚀有四条缝隙，包括第一个非闭合圆形缝隙7，第二个非闭合圆形缝隙8(顶部分别由第一小块金属层11，第二小块金属层12将缝隙切断)，以及第一个弧形缝隙9，第二弧形缝隙10。第一个非闭合圆形缝隙7，第二个非闭合圆形缝隙8均为同心圆环，由于半径不同，缝隙长度也不同，从而可以谐振在两个不同频率。第一弧形缝隙9，第二弧形缝隙10拥有相同的半径和弧度，它们能够谐振于同一频率。但是第一弧形缝隙9，第二弧形缝隙10的长度和第一个非闭合圆形缝隙7，第二个非闭合圆形缝隙8均不相同，这样，刻蚀了四条缝隙的天线就能够在三个不同频率上形成阻带特性。

实施例1共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线。

天线结构如图1所示，尺寸单位均为mm。本实施实例的基片尺寸为47×54×1。实测天线反射系数，输入电压驻波比(VSWR)以及下XOZ、YOZ、XOY三个平面的方向图结果示于图2～图6。

Claims (3)

1.一种共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线，其特征在于该天线由一块介质基片(1)和在介质基片(1)上的金属镀层(2)共同构成；馈线部分采用共面波导形式，由信号线(3)和对称分布于信号线(3)两侧的缝隙(4)以及金属地(5)共同构成；辐射单元(6)采用圆盘形式，信号线(3)较两侧金属地(5)略长的延伸端与辐射单元(6)相连；辐射单元(6)的金属圆盘上刻蚀有四条缝隙，内圈为第二个非闭合圆形缝隙(8)，第二个非闭合圆形缝隙(8)的外圈为第一个非闭合圆形缝隙(7)，第一个非闭合圆形缝隙(7)的外圈为第一弧形缝隙(9)，第二弧形缝隙(10)，第一弧形缝隙(9)，第二弧形缝隙(10)分别位于第一非闭合圆形缝隙(7)的上下两侧；在第一非闭合圆形缝隙(7)的上方设有第一小块金属层(11)，在第二非闭合圆形缝隙(8)的上方设有第二小块金属层(12)，分别将圆形缝隙切断形成非闭合圆形缝隙。

2.根据权利要求1所述的共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线，其特征在于刻蚀缝隙可以选用具有类似非闭合特性的矩形，椭圆，或者其他形状的缝隙。

3.根据权利要求1所述的共面波导馈电具多阻带超宽带圆盘天线，其特征在于可以采用微带线形式做为馈线。

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