CN216624568U - 一种陷波天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种陷波天线，涉及天线技术领域，该陷波天线包括介质基板，介质基板上印制有接地振子和辐射振子，所述辐射振子连接有共面波导馈电结构，共面波导馈电结构用于连接馈线；所述接地振子开有阶梯型缺口，该阶梯型缺口构成接地振子的缝隙谐振腔，且所述阶梯型缺口布置在所述接地振子上靠近所述辐射振子的一端。本实用新型的陷波天线，通过在接地振子靠近辐射振子的一端设置的一个阶梯型缺口，抑制范围较宽，起到的陷波效果良好，实现对各种潜在干扰信号的有效抑制，同时能够保证天线的辐射效果。

Description

一种陷波天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种陷波天线。

背景技术

目前，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，但是这些方法大多只能在相对狭窄的频段范围内产生陷波特性，很难实现对种类繁多的潜在干扰信号的抑制。并且，目前的陷波天线容易改变天线本来的辐射模式，很难保持常规偶极子天线的良好辐射特性，有较好全向性，方向图易产生畸变。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种陷波天线，以解决现有技术中的陷波天线只能狭窄的频段范围内产生陷波特性，导致陷波效果较差的问题。

基于上述目的，一种陷波天线，包括：

介质基板，介质基板上印制有接地振子和辐射振子，所述辐射振子连接有共面波导馈电结构，共面波导馈电结构用于连接馈线；所述接地振子开有阶梯型缺口，该阶梯型缺口构成接地振子的缝隙谐振腔，且所述阶梯型缺口布置在所述接地振子上靠近所述辐射振子的一端。

可选的，所述接地振子上靠近所述辐射振子的一端布置有两个阶梯型缺口，所述两个阶梯型缺口分布在所述共面波导馈电结构两侧。

可选的，所述述两个阶梯型缺口在所述共面波导馈电结构两侧对称布置。

可选的，所述两个阶梯型缺口均为方形阶梯型缺口。

可选的，所述两个阶梯型缺口的尺寸相同。

可选的，所述辐射振子开设有C形缝隙，所述C形缝隙分布在辐射振子上靠近共面波导馈电结构的一端。

可选的，所述接地振子和辐射振子之间具有振子间距，所述接地振子、辐射振子和振子间距共同构成半波偶极子天线。

可选的，所述共面波导馈电结构通过设置的阶梯枝节连接所述馈线。

可选的，所述接地振子为长方形接地面。

可选的，所述辐射振子为长方形辐射贴片。

上述技术方案具有以下有益效果：

本实用新型的陷波天线，通过在接地振子靠近辐射振子的一端设置的一个阶梯型缺口，抑制范围较宽，起到的陷波效果良好，实现对各种潜在干扰信号的有效抑制，同时能够保证天线的辐射效果。并且，本实用新型的陷波天线采用了共面波导馈电结构，为实现单面板条件下在天线上增加陷波功能、提高设计自由度、降低馈电段损耗提供了保障，设计的陷波天线尺寸较小，不占用空间。

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，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中提供的一种陷波天线结构图；

图2是本实用新型一实施例中提供的阶梯型缺口的1/4波长嵌入式开路谐振器的电路等效图；

图3是本实用新型一实施例中提供的一种陷波天线结构图；

图4是本实用新型一实施例中提供的C形缝隙的等效电路图；

图5是本实用新型一实施例中提供天线的二次谐波电流强度的分布图；

图6是本实用新型一实施例中提供的陷波天线的驻波比(Votage Standing WaveRatio,VSWR)曲线图；

图7是本实用新型一实施例中提供的陷波天线的增益(Realzed Gain)曲线图；

图8-1、图8-2是本实用新型一实施例中提供的陷波天线的方向图；

图9是本实用新型一实施例中提供的一种陷波天线结构图；

图10是本实用新型一实施例中提供一种陷波天线结构图；

图11是本实用新型一实施例中提供一种陷波天线结构图；

符号说明如下：

100、介质基板；200、接地振子；300、辐射振子；400、共面波导馈电结构；500、阶梯型缺口；600、C形缝隙；700、振子间距；800、阶梯枝节；900、馈线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在一实施例中，提供一种如图1所示的陷波天线，该陷波天线包括介质基板100，采用材质等级为FR4的单面板，介电常数为4.3，厚度T＝0.8mm。该介质基板100上印制有接地振子200和辐射振子300，所述辐射振子300连接有共面波导馈电结构400，该共面波导馈电结构400用于连接馈线900，馈线900平行于整体的陷波天线。

如图1所示，接地振子200开有一个长度为二次谐波1/4波长的阶梯型缺口500，该阶梯型缺口500构成接地振子200的缝隙谐振腔，且所述阶梯型缺500口布置在所述接地振子200上靠近所述辐射振子300的一端。

上述的阶梯型缺口500可等效为1/4波长嵌入式开路谐振器，根据高频电流趋肤效应，电流流经该开路谐振器，开路谐振器的长度等效为电感L，谐振器的宽带等效为电容C，阶梯形设计有利于扩展阻带带宽。如图2所示，为阶梯型缺口500的1/4波长嵌入式开路谐振器的电路等效图，该谐振器为单极点的并联LC谐振电路，是窄带的带阻滤波器。

可选的，阶梯型缺口500为方形阶梯型缺口；作为其他实现方式，该阶梯型缺口的也可以选用其他形状，例如为圆弧形阶梯缺口。

图1中，所述接地振子200和辐射振子300之间具有振子间距700，振子间距700有较宽的耦合长度，可等效为电容，有利于宽带化。并且，该接地振子200、辐射振子300和振子间距700共同构成中心谐振频率为2.45GHz的半波偶极子天线，且拥有较宽的带宽，即在2.4G通带内，天线端口阻抗在50欧姆附近收敛良好。

可选的，所述接地振子200为长方形接地面，长度约为2.45GHz的1/4波长。作为其他实现方式，该接地振子200还可以为圆角方形接地面。

可选的，所述辐射振子300为长方形辐射贴片，长度约为2.45GHz的1/4波长。作为其他实现方式，辐射振子300还可以圆角方形辐射贴片。

本实施例的陷波天线，通过在接地振子200靠近辐射振子300的一端设置的一个阶梯型缺口，抑制范围较宽，起到的陷波效果良好，实现对各种潜在干扰信号的有效抑制，同时能够保证天线的辐射效果。

在一实施例中，提供了一种如图3所示的陷波天线，该陷波天线包括介质基板100，介质基板100上印制有接地振子200和辐射振子300，所述辐射振子300连接有共面波导馈电结构400，该共面波导馈电结构400用于连接馈线900。所述共面波导馈电结构400通过设置的阶梯枝节800连接所述馈线900。

如图3所示，在所述接地振子200上靠近所述辐射振子300的一端，该端开有两个长度为二次谐波1/4波长的阶梯型缺口500，两个阶梯型缺口500构成接地振子200的缝隙谐振腔，且所述阶梯型缺500口分布在所述共面波导馈电结构400的两侧，且紧靠共面波导馈电结构400。

可选的，两个阶梯型缺口500的尺寸相同，作为其他实现方式，两个阶梯型缺口500的尺寸也可以不完全相同，例如一个阶梯型缺口500的长度比另一个阶梯型缺口500的长度长。

如图3所示，所述辐射振子300开设有C形缝隙600，所述C形缝隙600分布在辐射振子300上靠近共面波导馈电结构400的一端。可理解的，C形缝隙600等效为二次谐波的1/2波长谐振器，如图4所示，为C形缝隙600的等效电路图，包括等效电容C、Cp，等效电感L、Ls、Lp，Port1、Port2分别表示等效电路的输入端口、输出端口，该C形缝隙600起到进一步加强谐波抑制度的作用。

本实施例的陷波天线，通过在接地振子200靠近辐射振子300的一端设置两个对称分别的阶梯型缺口500，在不影响2.4G频段天线性能的前提下，实现了对二次谐波4.8-5.0GHz频段的高抑制度，并且通过设置在辐射振子300靠近共面波导馈电结构400的一端设置C形缝隙600，加强了谐波抑制作用。

并且，本实施例中的陷波天线采用了共面波导馈电结构400，为实现单面板条件下在天线上增加陷波功能、提高设计自由度、降低馈电段损耗提供了可能，且该馈电结构的信号段使用阶梯枝节800的作用是便于阻抗调谐到50欧姆。

如图5所示的二次谐波电流强度的分布图，该图中显示，在接地振子200上的二次谐波能量被集中在阶梯型缺口500的周围，阻止电流流向馈电终端，更少的能量被辐射出去，达到陷波效果。且由于阶梯型缺口500的对称分布，使接地振子200上的电流分布平衡。

根据图5中能够看出，在辐射振子200上二次谐波电流被集中在C形缝隙600周围，形成驻波，辐射能量降低，出现阻抗失配现象，且电流被有效的阻断，在辐射振子200中后段几乎没有二次谐波电流分布。

如图6所示的陷波天线的驻波比(Votage Standing Wave Ratio,VSWR)曲线图，图中横坐标为频率Frequency，单位GHz；纵坐标为驻波比，由图6可以看出，在2.4G通带内有较小的驻波比，阻抗匹配良好；在二次谐波陷波频段内，驻波比急剧上升，即阻抗被破坏。

如图7所示的陷波天线的增益(Realzed Gain)曲线图，图中横坐标为频率Frequency，单位GHz；纵坐标为增益，图中显示，在2.4G通带内有接近2dBi的增益。在二次谐波陷波频段内，增益降低到-25dBi，进一步验证了阶梯型缺口500、C形缝隙600的双重陷波功能，达到较好的抑制效果。

如图8-1、图8-2所示的陷波天线的方向图，图8-1为Phi＝90的方向图，图8-2为Phi＝270的方向图，中显示，在2.4G通带内，天线保持了常规偶极子天线的良好辐射特性，有较好全向性，没有产生畸变。

在一实施例中，提供了一种如图9所示的陷波天线，包括介质基板100、接地振子200、辐射振子300、共面波导馈电结构400、阶梯型缺口500、C形缝隙600、振子间距700和阶梯枝节800、馈线900，该陷波天线与图3所示的陷波天线的区别在于：图9中陷波天线的两个阶梯型缺口500为非对称式的布置在共面波导馈电结构400两侧，仍能够达到较好的陷波效果。

在一实施例中，提供了一种如图10所示的陷波天线，包括介质基板100、接地振子200、辐射振子300、共面波导馈电结构400、阶梯型缺口500、C形缝隙600、振子间距700和阶梯枝节800、馈线900，该陷波天线与图3所示的陷波天线的区别在于：图3所示的陷波天线中的两个阶梯型缺口500为背靠背式的对称分布在共面波导馈电结构400两侧，而图10所示的陷波天线中的两个阶梯型缺口500为面对面式的对称分布在共面波导馈电结构400两侧。

在一实施例中，提供了一种如图11所示的陷波天线，包括介质基板100、接地振子200、辐射振子300、共面波导馈电结构400、阶梯型缺口500、C形缝隙600、振子间距700和阶梯枝节800、馈线900，该陷波天线与图3所示的陷波天线的区别在于：图3所示的陷波天线中的两个阶梯型缺口500均为两阶梯式缺口，而图11所示的陷波天线中的一个阶梯型缺口500为两阶梯式缺口，另一个阶梯型缺口500为三阶梯式缺口。

作为其他实现方式，陷波天线中的两个阶梯型缺口500也可以为其他阶梯数的缺口，两个阶梯型缺口500的阶梯数既可以相同，也可以不同。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陷波天线，其特征在于，包括：

介质基板，介质基板上印制有接地振子和辐射振子，所述辐射振子连接有共面波导馈电结构，共面波导馈电结构用于连接馈线；所述接地振子开有阶梯型缺口，该阶梯型缺口构成接地振子的缝隙谐振腔，且所述阶梯型缺口布置在所述接地振子上靠近所述辐射振子的一端。

2.如权利要求1所述的陷波天线，其特征在于，所述接地振子上靠近所述辐射振子的一端布置有两个阶梯型缺口，所述两个阶梯型缺口分布在所述共面波导馈电结构两侧。

3.如权利要求2所述的陷波天线，其特征在于，所述两个阶梯型缺口在所述共面波导馈电结构两侧对称布置。

4.如权利要求2所述的陷波天线，其特征在于，所述两个阶梯型缺口均为方形阶梯型缺口。

5.如权利要求2-4任一项所述的陷波天线，其特征在于，所述两个阶梯型缺口的尺寸相同。

6.如权利要求1所述的陷波天线，其特征在于，所述辐射振子开设有C形缝隙，所述C形缝隙分布在辐射振子上靠近共面波导馈电结构的一端。

7.如权利要求1所述的陷波天线，其特征在于，所述接地振子和辐射振子之间具有振子间距，所述接地振子、辐射振子和振子间距共同构成半波偶极子天线。

8.如权利要求1所述的陷波天线，其特征在于，所述共面波导馈电结构通过设置的阶梯枝节连接所述馈线。

9.如权利要求1-4、7任一项所述的陷波天线，其特征在于，所述接地振子为长方形接地面。

10.如权利要求1、6、7任一项所述的陷波天线，其特征在于，所述辐射振子为长方形辐射贴片。

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