CN202142638U - 一种基于互补裂环谐振器的超宽带带阻天线 - Google Patents

Abstract

基于互补裂环谐振器的超宽带带阻天线，由一块介质基片(1)、介质基片(1)上表面覆盖的金属镀层(5)、刻有互补裂环谐振器(6)的天线辐射单元(2)、馈线(3)以及梯形馈线(4)几部分组成；其中，金属渡层(5)为接地导电面，天线辐射单元(2)背后无金属层；馈线部分(3)采用微带线形式，馈线部分(3)与天线辐射单元(2)之间通过梯形微带线(4)实现梯形阻抗匹配；互补裂环谐振器(6)刻蚀在天线辐射单元(2)上，由内外两个分裂环构成，其中外环(7)的开口方向靠近馈线，内环(8)的开口方向远离馈线。

Description

一种基于互补裂环谐振器的超宽带带阻天线

技术领域：

本发明涉及一种应用于无线通信技术领域的基于互补裂环谐振器的超宽带带阻天线综合设计技术。 

背景技术：

近几年来，超宽带(UWB)短距离无线通信引起了全球通信技术领域极大的重视。超宽带(UWB)技术与其他通信技术相比。超宽带通信技术以其传输效率高、抗多径干扰能力强、有利于多功能一体化等优点成为无线通信极具竞争力和发展前景的技术之一。同时超宽带技术具有信号功率谱密度低、高保密性、不易检测、系统复杂程度低等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信。现有技术中的超宽带天线结构，如行波天线、对数周期天线、等角螺旋天线等，这些天线都可以实现几个倍频程的工作频带，但这些经典的超宽带天线结构都有一个共同的缺点，即此同类型的窄带天线的几何尺寸要大不少，满足不了UWB系统结构小的要求。针对超宽带通信技术系统的发展和应用，需研制新型的超宽带天线，如：驻波比小、增益高、体积小、成本低、剖面低和便于集成等。微带天线是一种驻波比小、增益高、体积小、成本低、剖面低、便于集成的微波通讯天线，可以广泛应用于微波集成电路中。 

但是随着各种通信系统的发展，超宽带通信系统与其它同频率系统出现了频率混叠，因此超宽带系统的发展就不得不面临系统间的互相干扰问题。例如，在超宽带通信系统工作的频带中(美国FCC认定的UWB频带为3.1GHz-10.6GHz)，就存在特定频率的干扰信号问题--无线局域网WLAN的5.8GHz的频带信号。为了避免这些频点信号的干扰，在超宽带通信系统的设计中可以通过添加相应的阻带滤波器或者设计具有阻带特性的超宽带天线实现。 

最近出现的互补裂环谐振器，可以产生负的介电常数和磁导率。用交变电场沿谐振环轴向对互补裂环谐振器激励，可使其在特定频率发生谐振并在谐振附近产生带阻现象。在微带结构中，考虑到微带的电磁场分布特点，CSRR被刻蚀在波导中央或者底部，能充分利用微带结构的电场进行激励而不增加电路尺寸，适合于微带电路的小型化。 

发明内容：

本发明之目的是： 

提出一种基于互补裂环谐振器的超宽带带阻天线，不仅具有超宽带特性，而且具有良好的带阻性能。该天线具有结构简单、体积小巧，便于与手机电路板集成的特性，并且具有低成本、便于批量生产等优点，能够适用于多种超宽带应用场合。 

为了实现本发明之目的，拟采用以下方法： 

本发明的基于互补裂环谐振器实现的超宽带带阻特性天线由一块介质基片、介质基片上 表面覆盖的金属镀层、刻有互补裂环谐振器的天线辐射单元、馈线以及梯形馈线几部分组成，通过印刷电路板技术在微波介质基片上实现；其中，金属渡层为接地导电面，天线辐射单元背后无金属层；馈线部分采用微带线形式，馈线部分与天线辐射单元之间通过梯形微带线实现梯形阻抗匹配；互补裂环谐振器刻蚀在天线辐射单元上，由内外两个分裂环构成，其中外环的开口方向靠近馈线，内环的开口方向远离馈线。 

所述的天线辐射单元为五边形，矩形，三角形，椭圆形或半圆形。 

所述的互补裂环谐振器的外环和内环为圆形或方形。 

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；同时天线可以产生一个频率的阻带，具有抗特定频点干扰特性。 

2.天线阻带的频率可以通过调整互补裂环谐振器的形状、尺寸和刻蚀位置自由调节，即具有阻带调节性，因此可以满足一些干扰频率特殊场合的应用。 

3.刻蚀在天线上的互补裂环谐振器具有左手结构特性，不仅具有高品质因数，可以产生尖锐的阻带特性，而且不会增加天线的额外尺寸。 

4.整个天线的各部分集成一体，结构简单，全部利用印刷电路板(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为本发明天线的结构的正视面示意图， 

图2为互补裂环谐振器的微带结构的示意图， 

图3为实施实例的XOZ平面方向图，曲线为反射损耗测试结果， 

图4为实施实例的YOZ平面方向图，曲线电压驻波比测试结果， 

图5(a)为实施实例的的E面方向图，3条曲线分别是4、6、9GHz时的测试结果， 

图5(b)为实施实例的的H面方向图，3条曲线分别是4、6、9GHz时的测试结果， 

以上的图片中有：介质基片1，金属贴片天线2，馈线3，梯形馈线4，上表面金属镀层5，互补裂环谐振器6(含外环7和内环8)。 

具体实施方式：

本实用新型的基于互补裂环谐振器实现的超宽带带陷特性天线由一块介质基片1、介质基片1上表面覆盖的金属镀层5、刻有互补裂环谐振器6的天线辐射单元2、馈线3以及梯形馈线4几部分组成，通过PCB技术在微波介质基片上实现，其特征在于：所述的金属涂层5为接地导电面，用于接收和发送信号的天线辐射单元2背后无金属层；馈线部分3采用微带线形式，馈线部分3与天线辐射单元2之间通过梯形微带线4实现梯形阻抗匹配；互补裂环谐振器6刻蚀在天线辐射单元2上；互补裂环谐振器6由内外两个分裂环构成，其中外环7的开口方向靠近馈线，内环8的开口方向远离馈线。互补裂环谐振器结构紧凑，能产生特定频率的带阻特性，因此，该天线具有小型化的特征和抗干扰的能力。 

所述的天线辐射单元2为五边形，矩形，三角形，椭圆形或半圆形。 

所述的互补裂环谐振器6的外环7和内环8为圆形或方形。 

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40×35×0.762。实测天线反射损耗，输入电压驻波比(VSWR)以及H面和E面的方向图结果示于图3～图5。 

Claims (3)

1.一种基于互补裂环谐振器的超宽带带阻天线，该天线由一块介质基片(1)、介质基片(1)上表面覆盖的金属镀层(5)、刻有互补裂环谐振器(6)的天线辐射单元(2)、馈线(3)以及梯形馈线(4)几部分组成；其中，金属渡层(5)为接地导电面，天线辐射单元(2)背后无金属层；馈线部分(3)采用微带线形式，馈线部分(3)与天线辐射单元(2)之间通过梯形微带线(4)实现梯形阻抗匹配；互补裂环谐振器(6)刻蚀在天线辐射单元(2)上，由内外两个分裂环构成，其中外环(7)的开口方向靠近馈线，内环(8)的开口方向远离馈线。

2.根据权利要求1所述的基于互补裂环谐振器的超宽带带阻天线，其特征在于：所述的天线辐射单元(2)为五边形，矩形，三角形，椭圆形或半圆形。

3.根据权利要求1所述的基于互补裂环谐振器的超宽带带阻天线，其特征在于：所述的互补裂环谐振器(6)的外环(7)和内环(8)为圆形或方形。 

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