CN210379419U - 一种具有双陷波特性的超宽带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有双陷波特性的超宽带天线，包括介质基板、辐射贴片、微带馈线和截短接地板，所述辐射贴片和微带馈线均印制在所述介质基板的正面，所述截短接地板印制在所述介质基板的背面；所述辐射贴片为圆形结构，所述微带馈线与所述辐射贴片的底部相连接；所述微带馈线的中部开设有U形窄缝隙；所述截短接地板的两侧形成有对称设置的L形窄缝隙，所述截短接地板的上部中间位置开有不规则形开槽。通过开L形窄缝隙和U形窄缝隙的方式产生阻带，滤除了WIMAX和X波段卫星上行频率和X波段卫星下行频率三种窄带信号的干扰，实现了超宽带系统与其他窄带通信系统的相互兼容协同通信，能滤除不同窄带信号的干扰，抗干扰能力强，性能稳定。

Description

一种具有双陷波特性的超宽带天线

技术领域

本实用新型属于无线通讯的技术领域，尤其涉及一种具有双陷波特性的超宽带天线。

背景技术

随着通信技术的发展，无线通信系统对于天线带宽的要求越来越高。美国联邦通信委员会(FCC)在2002年宣布将3.1-10.6GHz的工作频段应用于民用通信部门，这使得超宽带技术在学术和民用通信领域得到更广泛的关注。超宽带天线作为超宽带系统的重要构成部分，以其良好的全向辐射特性、低损耗性、高辐射效率和易于制作等优点，受到学术界和商业界的重点关注。但在通信系统的工作频段内还包含着很多窄带通信频段，比如3.3-3.8GHz的无线局域网，7.25-7.75GHz的X波段下行通信信号和7.9-8.4GHz的X波段上行通信信号。这些窄带系统不可避免地会与超宽带系统之间产生电磁干扰。为了避免这些窄带信号的干扰，需要设计具有陷波特性的超宽带天线。

为了抑制超宽带通信系统在对应陷波频段的辐射功率或接收到的来波功率，避免超宽带系统与窄带系统之间存在的电磁干扰，传统的方法是在超宽带系统中引入带阻滤波器，但这无疑加大了系统的体积、设计复杂度和成本。另一种简单的方法是在超宽带天线结构中引入陷波结构，例如在天线的辐射单元、馈线或者接地板上刻蚀不同形状的槽或者引入寄生单元等。例如在“具有陷波特性的改进Sierpinski分形超宽带天线”文章中，是用了对称的L形开路枝节在超宽带天线中实现了陷波特性，但只能滤除一个频段的窄带信号，其结构也相对比较复杂。又如专利名称为基于G形结构双频陷波超宽带天线、申请号为201410809337.7的中国专利，提出了一种具有双陷波特性的超宽带天线，该天线由介质基板、辐射贴片单元、微带传输线和接地面组成，通过在辐射单元上开C形结构槽，辐射单元采用双G形结构的方法产生双陷波特性，天线的物理尺寸为40mm*35mm*1.6mm，物理尺寸较大，不易于集成。

实用新型内容

基于以上现有技术的不足，本实用新型所解决的技术问题在于提供一种结构简单、性能稳定的具有双陷波特性的超宽带天线，能滤除不同窄带信号的干扰，抗干扰能力强，性能稳定。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案来实现：本实用新型提供一种具有双陷波特性的超宽带天线，包括介质基板、辐射贴片、微带馈线和截短接地板，所述辐射贴片和微带馈线均印制在所述介质基板的正面，所述截短接地板印制在所述介质基板的背面；所述辐射贴片为圆形结构，所述微带馈线与所述辐射贴片的底部相连接；所述微带馈线的中部开设有U形窄缝隙；所述截短接地板的两侧形成有对称设置的L形窄缝隙，所述截短接地板的上部中间位置开有不规则形开槽。

由上，采用圆形结构作为辐射贴片，通过设置截短接地板开槽和设置微带馈线开槽的方式产生阻带，能滤除不同窄带信号的干扰，实现了超宽带系统与其他窄带通信系统的相互兼容协同通信；具有结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强等优点。

可选的，所述不规则形开槽位于所述微带馈线的正下方。

在本实用新型的一个实施例中，所述辐射贴片的半径为8.2-8.7mm。

另外，在本实用新型的具体实施例方式中，所述微带馈线为特性阻抗为50Ω的微带馈线，所述微带馈线的长度为13.1-13.7mm，其宽度为2.6-3mm。

在本实用新型的一个实施例中，所述U形窄缝隙由微带馈线的开口向上延伸，U形窄缝隙的缝隙宽度为0.2mm，U形窄缝隙的水平长度为1.5-2mm，U形窄缝隙(31)的竖直长度为5-5.5mm。

由上，在微带馈线上刻蚀U形窄缝隙产生另一陷波频段，通过调整倒U形窄缝隙的宽度、长度以及与馈电端口的距离等参数实现良好的陷波特性，调节过程灵活。

作为上述技术方案的改进，所述截短接地板的长度为25mm，其宽度为11.5mm，且所述不规则形开槽为由边长为2.5-3mm的正方形沿其左、右和底边向外延伸迭代的二阶分形结构。

由上，采用截短接地板结构，并在接地板中上部开不规则形槽，该结构有效扩宽天线的带宽，可以进一步提高天线性能。

在本实用新型的一个实施例中，所述L形窄缝隙从截短接地板的顶部向下延伸，L形窄缝隙的缝隙宽度为0.5mm，L形窄缝隙的水平长度为3.5-4mm，L形窄缝隙的竖直长度为9-9.5mm。

可选的，所述介质基板的厚度为1.5mm，介质基板的长度和宽度分别为32mm和25mm。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型优选实施例的具有双陷波特性的超宽带天线的整体结构图；

图2是本实用新型的具有双陷波特性的超宽带天线的正面结构图；

图3是本实用新型的具有双陷波特性的超宽带天线的背面结构图；

图4是本实用新型的具有双陷波特性的超宽带天线的回波损耗曲线图；

图5a和图5b是本实用新型的具有双陷波特性的超宽带天线在不同频点的辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本实用新型的原理，本实用新型的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-5所示，本实用新型的双陷波超宽带天线包括介质基板1、辐射贴片2、微带馈线3和截短接地板4，该辐射贴片2和微带馈线3印制在介质基板1的正面，截短接地板4印制在所述介质基板1的背面。如图2所示，辐射贴片2采用圆形贴片结构，其半径为8.2-8.7mm。

辐射贴片2的底部与特性阻抗为50Ω的微带馈线3相连，所述微带馈线3的长度为13.1-13.7mm，其宽度为2.6-3mm，微带馈线3上刻蚀有U形窄缝隙31，并自微带馈线3的中部向上延伸，U形窄缝隙31的缝隙位置如图1和2所示，U形窄缝隙31的缝隙宽度为0.2mm，U形窄缝隙31的水平长度为1.5-2mm，U形窄缝隙31的竖直长度为5-5.5mm。采用50Ω的微带线馈电，在微带线上刻蚀U形窄缝隙产生一个陷波频段，通过调整U形窄缝隙的宽度、长度以及与馈电端口的距离等参数实现良好的陷波特性，调节过程灵活。

截短接地板4的结构如图3所示，其长度为25mm，其宽度为11.5mm，其中两侧开有对称的L形窄缝隙42，其上部中间位置开有不规则形开槽41，不规则形开槽41是由边长为2.5-3mm的正方形沿其左、右和底边向外延伸迭代的二阶分形结构。L形窄缝隙42从截短接地板4的顶部向下延伸，L形窄缝隙42的缝隙宽度为0.5mm，L形窄缝隙42的水平长度为3.5-4mm，L形窄缝隙42的竖直长度为9-9.5mm。采用如上截短接地板4的结构可产生渐变谐振特性，有效扩展天线带宽，从而进一步提高天线的性能。

本实施例中的超宽带天线印制在长、宽、厚分别为32mm、25mm、1.5mm的FR4环氧树脂材料的介质基板1上，介质基板1的相对介电常数为4.4，介电损耗正切值为0.02。

为了进一步说明本实用新型的具有双陷波特性的超宽带天线良好的性能，利用电磁仿真软件HFSS对本实用新型进行建模仿真。

如图4所示，本实用新型的超宽带天线回波损耗小于-10dB的带宽为2.81-15.7GHz，达到超宽带频带范围。并且在3.2-3.84GHz、7.2-8.4GHz频段产生较好的陷波特性，可有效滤除WiMAX和X波段卫星两种窄带信号带来的电磁干扰。

参见图5，提供了本实用新型实施例中超宽带天线在3GHz、6.6GHz和9GHz时的辐射方向图。由图5(a)可知，天线的E面方向图呈现形状为“8”字的定向辐射，由图5(b)可知，天线H面方向图近似圆形，呈现全向辐射特性，该天线在整个通带频段内均具有较好的全向辐射特性。

以上仿真分析表明，本实用新型天线的带宽为2.81-15.7GHz，工作带宽完全满足3.1-10.6GHz的超宽带频段范围，在3.2-3.84GHz、7.2-8.4GHz两个频段具有较好的阻带特性，可同时滤除WiMAX(3.3-3.8GHz)、X波段卫星下行频率(7.25-7.75GHz)和X波段卫星上行频率(7.9-8.4GHz)三个窄带通信系统产生的电磁干扰，且在通带频段内具有基本稳定的峰值增益和全向辐射特性，使得该天线具有更大的实用价值。

上述实施例揭示的具有双陷波特性的超宽带天线具有结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强、性能稳定等优点。通过开L形窄缝隙和U形窄缝隙的方式产生阻带，滤除了WIMAX和X波段卫星上行频率和X波段卫星下行频率三种窄带信号的干扰，实现了超宽带系统与其他窄带通信系统的相互兼容协同通信。另外，通过调节L形窄缝隙的参数和U形窄缝隙的参数，可灵活调整陷波的中心频率和带宽，具有陷波可调节特性。本实用新型的天线接地板采用截短接地板4的结构，并在接地板中上部开槽，该结构可产生渐变谐振特性，进一步提高天线性能。本实用新型具有结构简单，低复杂度，加工方便，便于生产，采用平面化结构，尺寸相对较小，结构紧凑，便于实现与射频前端电路的集成。

以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有双陷波特性的超宽带天线，包括介质基板(1)、辐射贴片(2)、微带馈线(3)和截短接地板(4)，其特征在于：

所述辐射贴片(2)和微带馈线(3)均印制在所述介质基板(1)的正面，所述截短接地板(4)印制在所述介质基板(1)的背面；

所述辐射贴片(2)为圆形结构，所述微带馈线(3)与所述辐射贴片(2)的底部相连接；

所述微带馈线(3)的中部开设有U形窄缝隙(31)；所述截短接地板(4)的两侧形成有对称设置的L形窄缝隙(42)，所述截短接地板(4)的上部中间位置开有不规则形开槽(41)。

2.如权利要求1所述的具有双陷波特性的超宽带天线，其特征在于，所述不规则形开槽(41)位于所述微带馈线(3)的正下方。

3.如权利要求1所述的具有双陷波特性的超宽带天线，其特征在于：所述辐射贴片(2)的半径为8.2-8.7mm。

4.如权利要求1所述的具有双陷波特性的超宽带天线，其特征在于：所述微带馈线(3)为特性阻抗为50Ω的微带馈线，所述微带馈线(3)的长度为13.1-13.7mm，其宽度为2.6-3mm。

5.如权利要求4所述的具有双陷波特性的超宽带天线，其特征在于：所述U形窄缝隙(31)自微带馈线(3)的中部向上延伸，U形窄缝隙(31)的缝隙宽度为0.2mm，U形窄缝隙(31)的水平长度为1.5-2mm，U形窄缝隙(31)的竖直长度为5-5.5mm。

6.如权利要求1所述的具有双陷波特性的超宽带天线，其特征在于：所述截短接地板(4)的长度为25mm，其宽度为11.5mm，且所述不规则形开槽(41)为由边长为2.5-3mm的正方形沿其左、右和底边向外延伸迭代的二阶分形结构。

7.如权利要求6所述的具有双陷波特性的超宽带天线，其特征在于：所述L形窄缝隙(42)从截短接地板(4)的顶部向下延伸，L形窄缝隙(42)的缝隙宽度为0.5mm，L形窄缝隙(42)的水平长度为3.5-4mm，L形窄缝隙(42)的竖直长度为9-9.5mm。

8.如权利要求1至7任一项所述的具有双陷波特性的超宽带天线，其特征在于：所述介质基板(1)的厚度为1.5mm，介质基板(1)的长度和宽度分别为32mm和25mm。

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