CN202930556U - 一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征是：包括一块介质基板，金属导体面都印制在介质基板的同一侧，其中有矩形的辐射单元结构、共面波导馈电线、不完整的接地面；矩形辐射单元上刻蚀了三条哑铃状槽，这样的结构能产生三个频段的陷波，馈电线左右两边是部分接地面；采用的是微共面波导馈电的方式进行馈电。

Description

一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及一种具有多陷波特性的超宽带天线。 

背景技术

自从2002年1月14日，美国联邦通信委员会将3.1-10.6GHz频率划归为民用的免许可证的超宽带（UWB）频段后，超宽带短距离通信技术变成为无线通信领域激烈竞争的焦点，作为重要组成部分的超宽带天线，近年来也成为科技人员研究的热门课题。UWB频段被定义为相对带宽为>20%或是绝对带宽大于500MHz的范围。然而在超宽带系统指定的频段内已经存在这一些窄带通信系统，比如说是，WIMAX(3.3GHz-3.7Ghz)通信系统、无线局域网WLAN(5.15GHz-5.825GHz)和一些C波段的卫星通信系统，这些系统的信号会对超宽带通信产生干扰。为了抑制超宽带系统与窄带系统之间的干扰，通常需要在超宽带系统内引入带阻带滤波器滤除窄频带，但是这势必增加系统的复杂度和成本。 

UWB通信与传统窄带和宽带通信系统有很大不同，尤其在短距离无线通信方面具有其他无线技术无法相比的高传输速率，可将电子设备诸如个人电脑、电视机、多媒体、手机等快速有效的连接起来组建个人局域网进而共享照片，音乐、视频等资源。 

一般在UWB通信系统产生单陷波和双陷波是通过在天线中添加谐振结构单元。这些结构单元包括L形槽，U形槽，W形槽，H形槽，C形槽，W形槽等。也有其一其他方法，如在天线中添加SRR谐振结构单元。最常用的就是开槽技术，如专利号CN202373694U，专利名称为《具有双陷波特性的超宽带天线》的中国专利，该专利在辐射贴片上开了两个槽来实现双陷波特性，但是其中对于WLAN频段的阻带虽然达到了陷波的效果，但是有相当一部分不该陷掉的频段也被滤除了。 

因此设计带有窄带滤波特性的超宽带天线是解决问题的重要方法。 

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种处于超宽带频段，能够有效的降低WIMAX(3.3GHz-3.7GHz)WLAN(5.15-5.85GHz)网 络和C波段的电磁干扰的带有窄带陷波特性的超宽带天线。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

包括介质基板，位于介质基板正面中央的矩形辐射单元、采用的是共面波导（CPW）馈电，馈线直接与矩形辐射单元的中央连接，馈电线直接与SMA内导体连接，SMA的外导体与接地面连接。 

本实用新型所采用的技术方案： 

一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征是：包括一块介质基板，金属导体面都印制在介质基板的同一侧，其中有矩形的辐射单元结构、共面波导馈电线、不完整的接地面；矩形辐射单元上刻蚀了三条哑铃状槽，这样的结构能产生三个频段的陷波，馈电线左右两边是部分接地面；采用的是微共面波导馈电的方式进行馈电。 

所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征是：矩形辐射单元的下方采用的是渐变形结构，其中部与馈电线相连；矩形辐射面上刻蚀了三个不同尺寸的哑铃状槽结构。 

所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征是：馈电线两侧的不完整接地面采用的是渐变形结构。 

所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征是：改变辐射面上的哑铃状槽的长度和槽的高度，以改变谐振频率和陷波中心频率。 

所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征是：所述辐射单元为矩形，其下边缘是采用渐变型结构的贴片。 

所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征是：馈电单元为共面波导馈电，且矩形辐射单元的中部直接与馈电线相连。 

本实用新型主要是利用渐变型的矩形辐射单元和共面波导馈电的方式来实现超宽带通信的需求，实现覆盖整个超宽带。通过调整辐射单元结构中的中间的槽的长度来产生三个频段的陷波，该天线的结构接单，工作带宽宽，便于加工，成本低廉。 

本实用新型的天线可以用于短距离室内的无线等设备上，降低了WIMAX(3.3GHz-3.7GHz)、WLAN（5.14Ghz-5.85GHz）网络和C波段的卫星频段对UWB通信系统的电磁干扰。 

本实用新型属于CPW馈电的天线，该天线印制在介质基板的同一侧上，其辐射单元为渐变型矩形贴片。该天线具有良好的阻抗带宽和陷波特性，结构简单，且陷波带宽的中心可以调节槽的长度来进行调节，因此大大增加了其实用的范围。本实用新型采用的是印刷天线结构和CPW馈电结构，大大降低 了天线的体积，大大利于和射频前端的微波集成电路的集成，简化了电路的设计。 

按照微带馈电的优势和设计技术思路，本实用新型的技术方案的特点为： 

1、辐射单元采用渐变型矩形辐射面，类似于传统的印刷单极子天线，便于设计和制作，且能保证较好的阻抗匹配，实现宽频带阻抗匹配，同时有较好的全向辐射特性。 

2、本实用新型采用CPW馈电结构，馈电线直接和T形辐射单元连接。 

3、本实用新型采用的是渐变型结构与馈电线连接，有效的改善天线馈电的阻抗特性，实现更好超宽带的匹配。 

4、本实用新型通过改变矩形辐射单元中的槽的长度，从而改变天线表面的电流分布，产生三个谐振频率，从而形成三个陷波，实现超宽带和WIMAX(3.3GHz-3.7Ghz)和WLAN（5.14Ghz-5.85GHz）网络以及C波段卫星通信系统的协同通信。 

本实用新型与现有技术相比，具有的显著的优点为： 

1、本实用新型可以实现更宽的阻抗带宽，所以在设计超宽带天线实用渐变型矩形结构的辐射单元，展宽的天线的阻抗带宽，覆盖了UWB的整个频段。所设计的超宽带天线覆盖3.0GHz-10.6GHz，同时在WIMAX(3.3GHz-3.7GHz)、WLAN（5.14Ghz-5.85GHz）频段和C波段中7GHz分别产生一个陷波带宽，抑制其潜在的干扰，实现协同工作。 

2、本实用新型引入了滤波器设计理论与技术的开路/短路微带线调节技术。通过调节矩形辐射单元中的槽来产生陷波特性。本使用新型采用开槽的方式，通过调节槽的长度来调节陷波的中心频率和带宽。该结构省去了滤波器的设计，降低了电路设计的复杂程度，提高了系统的性能。 

4、该天线的结构简单，紧凑，体积小，设计加工方便，成本低廉。 

附图说明

图1为本实用新型结构正视图； 

图2为本实用新型结构侧视图； 

具体实施方式

以下结合附图举例对本实用新型做详细的描述： 

本实用新型如图1、图2、图3由T形辐射单元2、共面波导馈电线5、接地面6、矩形辐射单元2刻蚀了三个哑铃状槽4。整个天线印制在介电常 数为3.55的介质基板1的同一侧。该超宽带天线的馈线5的下端与SMA内导体连接。SMA的外导体与接地面6相连。根据图1、图2所示的结构，槽1距离接地面的上端9mm，槽2距离接地面上端6.4mm，槽3距离接地面上端3mm。设计时选择适当的尺寸，就能满足其超宽带特性和陷波特性。 

本实用新型几何尺寸为26mm*30mm*0.8mm，介电常数为3.55的介质基板8。 

本实用新型的天线的陷波特性区域是通过经验公式

来设调谐槽的长度，其中L_Si为槽线的长度，c为光速，F_notch为陷波频率的中心频率，ε_eff为介质的有效介电常数。 

本实用新型的天线采用介电常数为3.55的介质基板，且介电损耗正切角小于0.0025。 

Claims (6)

1.一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征在于，包括一块介质基板，金属导体面都印制在介质基板的同一侧，其中有矩形的辐射单元结构、共面波导馈电线、不完整的接地面；矩形辐射单元上刻蚀了三条哑铃状槽，这样的结构能产生三个频段的陷波，馈电线左右两边是部分接地面；采用的是微共面波导馈电的方式进行馈电。 

2.根据权利要求1所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征在于，矩形辐射单元的下方采用的是渐变形结构，其中部与馈电线相连；矩形辐射面上刻蚀了三个不同尺寸的哑铃状槽结构。 

3.根据权利要求1所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征在于，馈电线两侧的不完整接地面采用的是渐变形结构。 

4.根据权利要求1所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征在于，改变辐射面上的哑铃状槽的长度和槽的高度，以改变谐振频率和陷波中心频率。 

5.根据权利要求1所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征在于，所述辐射单元为矩形，其下边缘是采用渐变型结构的贴片。 

6.根据权利要求1所述的一种新型的基于哑铃状槽的三陷波超宽带天线，其特征在于，馈电单元为共面波导馈电，且矩形辐射单元的中部直接与馈电线相连。 

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