CN201904436U - 带有陷波特性的超宽带天线 - Google Patents

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刘乘源
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Abstract

带有陷波特性的超宽带天线。目前无线电通信设备和电子信息设备朝着多功能化，小型化，超宽带以及与周围环境友好协调的方向发展。带有陷波特性的超宽带天线，其组成包括：介质基板(1)、辐射单元(2)，介质基板上印刷有共面波导接地面(3)、辐射单元、矩形槽(4)、共面波导馈电信号带线(5)，辐射单元连接共面波导馈电信号带线，矩形槽开在共面波导接地面的上部，共面波导接地面围绕在辐射单元和共面波导馈电信号带线5的周围，倒U形槽(6)开在辐射单元上。本实用新型用于接受和发射无线电波；在军事上，可以用于电子侦察和电子对抗，以及跟踪和电磁防护的终端；在民用上可以用作超宽带无线通信的终端接收设备上。

Description

带有陷波特性的超宽带天线
技术领域：
本实用新型涉及一种天线，具体涉及一种带有陷波特性的超宽带天线。
背景技术：
由于无线电通信设备和电子信息设备朝着多功能化，小型化，超宽带以及与周围环境友好协调的方向发展，这使得宽频带，小型化，高增益成为国内外研究的热点课题之一。近年来，不需要钻孔和易于集成的共面波导结构日新月异，并且该结构可以通过照相技术制作，并且有较好的极化特性，因此该技术已经应用在超宽带天线的设计和相关的微波电路元器件的设计中。然而目前的超宽带通信所占的频带和无线局域网有共用的部分，因此需要设计的天线能够降低，甚至不会给无限局域网带来干扰，因此设计带有陷波特性的超宽带天线成为目前研究的热点。如果没有适当的设计来抑制谐波共振和寄生发射，这样的天线将对附近的设备产生电磁干扰，危及系统本身和邻近系统的正常工作，特别是对目前使用的无线局域网系统造成严重的干扰。因此添加滤波器是最常使用的方法，在系统完成之后在天线单元和射频组件之间添加合适的滤波器来解决。通常这种方法会造成天线与微波电路不匹配，甚至减低系统的整体效能，因此设计带有陷波特性的超宽带天线是解决此问题的重要方法之一。同时解决现有天线的一些缺点：(1)目前所设计的天线的结构和工艺比较复杂，因此设计结构简单的天线成为现阶段研究的热点。(2)目前大多数超宽带天线，在系统集成时通常需要钻孔，使用电抗元件等方式和射频前端连接，因此增加系统的复杂性，降低了系统的效能，不能满足小型化的需求。
传统的印刷超宽带天线主要是圆锥天线和印刷盘锥天线，为了减小体积， 中国专利“一款超宽带阶梯地板印刷单极子天线，申请编号2005100242288.7”阐述了一种基于阶梯型接地板和椭圆形辐射单元的超宽带天线。但是仍不能克服目前的电磁干扰问题。文献“Harmonic Control For An Integrated Microstrip Antenna With Loaded Transmission Line，Shun-Yun Lin，Kuang-Chih Huang，and Jin-Sen Chen.Microwave And Optical Technology Letters，Vol.44，No.4，February，2005”，提出一种利用周期结构抑制谐波，但是体积较大，且结构复杂。为了克服上述缺点，文献“Design of a 5.8-GHzRectenna Incorporating a New Patch Antenna，Ching-Hong K.Chin，Quan Xue，Chi Hou Chan，IEEE Antennas And Wireless Propagation Letters，Vol.4，2005”，阐述了在共面波导馈电线上刻蚀滤波器的方法，来起到陷波的特性，但是体积仍然较大。文献“A miniaturized monopole antenna for ultra-wide band applications with band-notch Filter，B.Ahmadi，R.Faraji-Dana，IET Microw.Antennas Propag.，2009，Vol.3，Iss.8，pp.1224-1231.”阐述了刻蚀U形槽和V形槽的带有陷波特性的超宽带天线，但是体积较大，且采用渐变馈电结构，造成结构复杂，设计和调试困难。文献“Compact Slot Antenna For 2.4Ghz/Uwb With Dual Band-Notched Characteristic，Feng-Tao Zha，Shu-Xi Gong，Gang Liu，Hong-Yu Yang，and Shu-Guang Lin，Microwave And Optical Technology Letters，2009，Vol.51，No.8，PP.1859-1862.”采用双环结构，其结构复杂，不便于设计和调试。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种带宽宽，辐射效率高，带有陷波特性的超宽带天线，该天线可以使用在电子侦察，电子对抗等军事设备和民用设备上，降低对无线局域网和X波段通信的电磁干扰。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
带有陷波特性的超宽带天线，其组成包括：介质基板、辐射单元，共面波导接地面，共面波导馈电带线，所述的介质基板上印刷有共面波导接地面、辐射单元、矩形槽、共面波导馈电结构，所述的辐射单元连接共面波导馈电结构，所述的矩形槽开在共面波导接地面的上部，所述的共面波导接地面围绕在辐射单元和共面波导馈电信号带线的周围，所述的倒U形槽开在辐射单元上。
所述的带有陷波特性的超宽带天线，所述的辐射单元为三角形贴片或矩形或钻石形贴片。
所述的带有陷波特性的超宽带天线，所述的共面波导接地面采用环绕辐射单元的结构形式，构成缺陷地结构，所述的共面波导接地面为上下较宽，左右较窄。
所述的带有双陷波特性的超宽带天线，所述的介质基板的介电常数介于2-9.8之间，所述的介质基板的介电损耗正切角小于10-3，所述的介质基板尺寸的大小和共面波导接地面尺寸的大小一致。
有益效果：
1.本实用新型采用矩形贴片，便于设计和调试；可以实现超宽带的阻抗带宽。
2.本实用新型所述的矩形槽是在共面波导接地面上挖去一个矩形，构成矩形槽结构，该矩形槽的长和宽可以调节，来选择陷波带宽和陷波频率。
3.本实用新型所述的两个U形槽是在辐射单元上刻蚀两个U形，构成两个倒U形槽结构，该U形槽的长和宽可以调节，来选择陷波带宽和陷波频率。
4.本实用新型的天线结构简单、工作带宽宽，便于批量生产，且成本低廉。
5.本实用新型所设计的天线印刷在介质基板上同一面，由三角形或者矩形辐射单元且在辐射单元上刻蚀两个U形槽构成、共面波导接地面、共面波导馈电结构和共面波导接地面上的矩形槽组成，有利于与微波集成电路集成。
6.本实用新型采用共面波导接地面包围辐射单元，有利于减低电磁干扰；采用共面波导馈电结构，便于展宽阻抗带宽；在共面波导接地板上可是矩形槽及辐射单元上的两个U形槽，省去滤波器的设计，降低设计成本和系统的复杂性，同时提高系统的整体效能，也缩小了整体体积。
7.本实用新型采用矩形槽和U形槽，结构简单，设计容易，且可以根据所需要的陷波频率，经计算得出其矩形和U形槽的大致尺寸；本天线结构简单，紧凑，体积小，加工方便，成本低。
8.本实用新型具有良好的阻抗带宽和陷波特性，结构简单，因此大大增加了其适用范围；本产品采用印刷天线结构和共面波导结构，大大降低了天线体积，且比较容易和射频前端微波集成电路集成。
9.本实用新型所设计的天线可以根据实际需求进行自行改进，设置辐射单元的尺寸、共面波导接地面与辐射单元之间的距离，共面波导面与共面波导馈电结构之间的馈电间隙，来改善天线的性能。
10.本实用新型所设计的天线采用简单的刻蚀矩形槽和U形槽组合技术，有效的减小了天线的尺寸，便于系统集成，实现小型化设计。
11.本实用新型具有良好的宽频带特性和很好的全向辐射特性，本产品的陷波特性可以避免对无线局域网通信和X波段通信造成干扰。
附图说明：
附图1为本实用新型的结构示意图。
附图3为本实用新型实施实例1的实物测试的驻波曲线。
附图4为实施实例1在3.5GHz的测试辐射方向图。
附图5为实施实例1在7.0GHz的测试辐射方向图。
附图6为实施实例1在9.5GHz的测试辐射方向图。
附图7辐射元的等效电路模型图。
具体实施方式：
实施例1：
带有陷波特性的超宽带天线，其组成包括：介质基板1、辐射单元2， 所述的介质基板1上印刷有共面波导接地面3、辐射单元2、矩形槽4、共面波导馈电信号带线5，所述的辐射单元2连接共面波导馈电信号带线5，所述的矩形槽4开在共面波导接地面的上部，所述的共面波导接地面3围绕在辐射单元2和共面波导馈电信号带线5的周围，所述的倒U形槽6开在辐射单元上。
所述的带有陷波特性的超宽带天线，所述的辐射单元为三角形贴片或矩形或钻石形贴片。
所述的带有陷波特性的超宽带天线，所述的共面波导接地面采用环形结构，所述共面波导接地面为上下较宽，左右较窄。
所述的带有双陷波特性的超宽带天线，所述的介质基板的介电常数介于2-9.8之间，通常本实用新型采用的介质的介电常数为2.65。所述的介质基板的介电损耗正切角小于10-3，所述的介质基板尺寸的大小和共面波导接地面尺寸的大小一致。
实施例2：
实施例1所述的带有陷波特性的超宽带天线，共面波导馈电的单极子天线，该天线印制在介质基板上，其辐射单元为三角形贴片或矩形贴片，采用共面波导馈电结构，省去实施实例1中的矩形槽和两个U形槽，构成一个超宽带天线。
实施实例1和实施实例2的天线共面波导馈电信号带线5的下端与SMA内导体连接。SMA的外导体与共面波导接地板连接。根据图一所示的结构，只要选择合适的尺寸，就能满足其超宽带工作特性和陷波特性。

Claims (4)

1.一种带有陷波特性的超宽带天线，其组成包括：介质基板、辐射单元，共面波导接地面，共面波导馈电带线，其特征是：所述的介质基板上印刷有共面波导接地面、辐射单元、矩形槽、共面波导馈电电路结构，所述的辐射单元连接共面波导馈电结构，所述的矩形槽开在共面波导接地面的上部，所述的共面波导接地面围绕在辐射单元和共面波导馈电信号带线的周围，所述的倒U形槽开在辐射单元上。
2.根据权利要求1所述的带有陷波特性的超宽带天线，其特征是：所述的辐射单元为三角形贴片或矩形或钻石形贴片。
3.根据权利要求1所述的带有陷波特性的超宽带天线，其特征是：所述的共面波导接地面采用环绕辐射单元的结构形式，构成缺陷地结构，所述的共面波导接地面为上下宽，左右窄。
4.根据权利要求1所述的带有双陷波特性的超宽带天线，其特征是：所述的介质基板的介电常数介于2-9.8之间，所述的介质基板的介电损耗正切角小于10-3，所述的介质基板尺寸的大小和共面波导接地面尺寸的大小一致。
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