CN216624576U - 一种应用于室内定位的三陷波超宽带天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于室内定位的三陷波超宽带天线，辐射单元的下部与馈电单元的上部相连接，辐射单元和馈电单元呈轴对称分布于所述介质板上；接地金属板为矩形贴片，接地金属板对称分布于馈电单元的两侧，接地金属板上部两侧对角分别切去四分之一圆；辐射单元上蚀刻有矩形开口谐振环和两个相互嵌套的C形开口谐振环，C形开口谐振环位于矩形开口谐振环的下方；C形开口谐振环和矩形开口谐振环均呈轴对称分布。本实用新型通过调整两个相互嵌套的C形开口谐振环和矩形开口谐振环的尺寸和位置，调节谐振频率和陷波中心频率。结构简单、尺寸紧凑、重量轻，满足平面设计的要求，超宽带性能和陷波特性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信天线技术领域，具体涉及一种应用于室内定位的三陷波超宽带天线。
背景技术
自美国联邦通信委员会(FCC)将3.1GHz-10.6GHz划分为超宽带通信以来，过去很长一段时间超快带通信主要用于保密通信、高精度雷达定位等军事领域。直到21世纪初，超宽带通信技术才逐渐进入民用领域，超宽带通信不仅具有低的硬件成本，且信号传输速率快，近年来学者们对其进行了大量的研究。
超宽带通信技术在带来一系列优点的同时也存在一个巨大的问题，由于超宽带通信的频带太宽，在3.1-10.6GHz频带内已经存在一些窄带的通信系统，如：工作在3.3-3.7GHz的IEEE 802.16WiMAX通信系统，工作在5.15-5.825GHz的无线局域网系统，以及工作在7.25-7.75GHz的X波段卫星下行链路等。这些通信系统不可避免的会对UWB通信带来干扰。然而在已报道的文献中很难将所有干扰频段全部抑制。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中超宽带陷波天线不够小型化、陷波性能不足和增益较低，目的在于提供一种应用于室内定位的三陷波超宽带天线，解决超宽带陷波天线结构小型化、提升陷波性能和提高增益的问题。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种应用于室内定位的三陷波超宽带天线，包括介质板、辐射单元、接地金属板和馈电单元；所述辐射单元的下部与所述馈电单元的上部相连接，所述辐射单元和所述馈电单元呈轴对称分布于所述介质板上；所述接地金属板为矩形贴片，所述接地金属板对称分布于所述馈电单元的两侧，所述接地金属板上部两侧对角分别切去四分之一圆；所述辐射单元上蚀刻有矩形开口谐振环和两个相互嵌套的C形开口谐振环，所述C形开口谐振环位于所述矩形开口谐振环的下方；所述C形开口谐振环和所述矩形开口谐振环均呈轴对称分布。
本实用新型通过调整两个相互嵌套的C形开口谐振环的尺寸和位置，通过调整矩形开口谐振环的尺寸和位置，调节谐振频率和陷波中心频率。本实用新型具有结构简单、尺寸紧凑、重量轻，满足平面设计的要求，超宽带性能和陷波特性好，能够实现3.20-3.97GHz、5.1-5.8GHz和7.3-7.9GHz三个波段的陷波，能有效的抑制3.3-3.7GHz的WiMAX信号、5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz的WLAN信号，以及7.25-7.75GHz的X波段卫星通信下行链路信号。
进一步的，所述矩形开口谐振环的开口方向和所述C形开口谐振环开口方向是一致的。
进一步的，所述矩形开口谐振环的开口方向为远离所述馈电单元的方向。
进一步的，所述辐射单元的形状为矩形和等腰梯形的结合，等腰梯形的长底边与矩形的长边连接，等腰梯形的短底边与所述馈电单元连接。
进一步的，所述馈电单元采用微带馈电方式。
进一步的，所述接地金属板采用共面波导馈电方式。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本实用新型具有结构简单、尺寸紧凑、重量轻，满足平面设计的要求，超宽带性能和陷波特性好，能够实现3.20-3.97GHz、5.1-5.8GHz和7.3-7.9GHz三个波段的陷波，能有效的抑制3.3-3.7GHz的WiMAX信号、5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz的WLAN信号，以及7.25-7.75GHz的X波段卫星通信下行链路信号。适用于小型化的室内高精度定位设备，且便于批量生产。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型天线电压驻波比(VSWR)的仿真和测试结果；
图3为本实用新型天线的峰值增益图；
图4为本实用新型天线在3GHz时的H面辐射方向图；
图5为本实用新型天线在3GHz时的E面辐射方向图；
图6为本实用新型天线在4.5GHz时的H面辐射方向图；
图7为本实用新型天线在4.5GHz时的E面辐射方向图；
图8为本实用新型天线在6GHz时的H面辐射方向图；
图9为本实用新型天线在6GHz时的E面辐射方向图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-介质板，2-辐射单元，3-接地金属板，4-馈电单元，5-C形开口谐振环，6-矩形开口谐振环。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
本实施例1是一种应用于室内定位的三陷波超宽带天线，如图1所示，包括介质板1、辐射单元2、接地金属板3和馈电单元4；辐射单元2的下部与馈电单元4的上部相连接，形成一个铲形结构，铲形结构呈轴对称分布于介质板1上；接地金属板3为矩形贴片，接地金属板3对称分布于馈电单元4的两侧，接地金属板上部两侧对角分别切去四分之一圆；辐射单元2上蚀刻有矩形开口谐振环6和两个相互嵌套的C形开口谐振环5，C形开口谐振环5位于矩形开口谐振环6的下方；C形开口谐振环5和矩形开口谐振环6均呈轴对称分布。矩形开口谐振环6的开口方向和C形开口谐振环5开口方向是一致的，都是远离馈电单元4的方向。辐射单元2的形状为矩形和等腰梯形的结合，等腰梯形的长底边与矩形的长边连接，等腰梯形的短底边与馈电单元4连接。馈电单元4采用微带馈电方式。接地金属板3采用共面波导馈电方式。通过调整两个相互嵌套的C形开口谐振环的尺寸和位置，通过调整矩形开口谐振环的尺寸和位置，调节谐振频率和陷波中心频率。
实施例2
本实施例2在实施例1的基础上，采用具有频带陷波功能的天线滤波技术，在辐射单元上蚀刻两个相互嵌套的圆形开口谐振环以及一个矩形开口谐振环，达到对3.3-3.7GHz的WiMAX信号、5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz的WLAN信号，以及7.25-7.75GHz的X波段卫星通信下行链路信号四个频段的陷波。此外，本实施例2提出的天线具有非常紧凑的结构14×22×1.6mm3，能够非常容易集成到室内高精度定位设备中。
具体包括：介质板1，辐射单元2，接地金属板3，馈电单元4以及蚀刻在辐射单元2上的矩形开口谐振环6和两个相互嵌套的C形开口谐振环5。如图1所示，介质板1是一块矩形介质板，介质板的一面印刷辐射单元2、微带馈电单元4以及共面金属接地板3。其中：辐射单元2和微带馈电单元4组合为铲形结构，辐射单元2上分别蚀刻两个相互嵌套的C形开口谐振环5，和一个矩形开口谐振环6。辐射单元2下部与微带馈电单元4上部直接相连。
本实施例2的超宽带特性由辐射单元2和共面接地金属板3共同决定，陷波特性由蚀刻在辐射单元2上的矩形开口谐振环6和两个相互嵌套的C形开口谐振环5共同决定，通过改变谐振环的尺寸和位置，调节谐振频率和陷波中心频率。本实施例2结构简单、尺寸紧凑、重量轻，满足平面设计的要求，超宽带性能和陷波特性好，具体实施时，天线的介质板采用相对介电常数为4.6的FR4介质板，天线尺寸为14×22×1.6mm3，电压驻波比仿真和测试结果如图2所示，在2.88–10.67GHz范围内能够实现3.20-3.97GHz、5.1-5.8GHz和7.3-7.9GHz三个波段的陷波，能有效的抑制3.3-3.7GHz的WiMAX信号、5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz的WLAN信号，以及7.25-7.75GHz的X波段卫星通信下行链路信号。本实施例2的天线具有非常紧凑的结构，能够非常容易集成到室内高精度定位设备中。
本实施例2三陷波超宽带天线的峰值增益图如图3所示；在3GHz时的H面辐射方向图，如图4所示；在3GHz时的E面辐射方向图，如图5所示；在4.5GHz时的H面辐射方向图，如图6所示；在4.5GHz时的E面辐射方向图，如图7所示；在6GHz时的H面辐射方向图，如图8所示；在6GHz时的E面辐射方向图，如图9所示。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种应用于室内定位的三陷波超宽带天线，其特征在于，包括介质板(1)、辐射单元(2)、接地金属板(3)和馈电单元(4)；
所述辐射单元(2)的下部与所述馈电单元(4)的上部相连接，所述辐射单元(2)和所述馈电单元(4)呈轴对称分布于所述介质板(1)上；
所述接地金属板(3)为矩形贴片，所述接地金属板(3)对称分布于所述馈电单元(4)的两侧，所述接地金属板上部两侧对角分别切去四分之一圆；
所述辐射单元(2)上蚀刻有矩形开口谐振环(6)和两个相互嵌套的C形开口谐振环(5)，所述C形开口谐振环(5)位于所述矩形开口谐振环(6)的下方；所述C形开口谐振环(5)和所述矩形开口谐振环(6)均呈轴对称分布。
2.根据权利要求1所述应用于室内定位的三陷波超宽带天线，其特征在于，所述矩形开口谐振环(6)的开口方向和所述C形开口谐振环(5)开口方向是一致的。
3.根据权利要求2所述应用于室内定位的三陷波超宽带天线，其特征在于，所述矩形开口谐振环(6)的开口方向为远离所述馈电单元(4)的方向。
4.根据权利要求1所述应用于室内定位的三陷波超宽带天线，其特征在于，所述辐射单元(2)的形状为矩形和等腰梯形的结合，等腰梯形的长底边与矩形的长边连接，等腰梯形的短底边与所述馈电单元(4)连接。
5.根据权利要求1所述应用于室内定位的三陷波超宽带天线，其特征在于，所述馈电单元(4)采用微带馈电方式。
6.根据权利要求1所述应用于室内定位的三陷波超宽带天线，其特征在于，所述接地金属板(3)采用共面波导馈电方式。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114865301A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-08-05 | 安徽大学 | 一种宽频带太阳电池天线 |
| CN115036685A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-09 | 电子科技大学 | 一种陷波可重构超宽带天线 |
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2020
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