一種超寬帶陷波天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超寬帶陷波天線，包括：基板、固定于基板下表面的地板、設(shè)置于所述基板上表面的輻射貼片和與輻射貼片相連接的饋電線；通過在地板上設(shè)置包括兩個圓形開口環(huán)的開口諧振環(huán)，且兩個開口環(huán)的開口大小不一致，開口方向相差180°；并通過在饋電線上設(shè)置有開口朝向所述輻射貼片的線狀的U形槽，其中所述U形槽的開口端位于所述輻射貼片內(nèi)，開口端設(shè)置有向U形槽內(nèi)部延伸的回折邊，所述U形槽與所述饋電線遠(yuǎn)離輻射貼片一側(cè)的邊緣和左右邊緣存在間距；解決了現(xiàn)有技術(shù)中，頻段為5.15?5.825GHz的WLAN和頻段為7.0?8.5GHz X的波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)，在使用的過程中會對超寬帶天線產(chǎn)生影響的問題。
【專利說明】
一種超寬帶陷波天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種天線，尤其涉及一種超寬帶陷波天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從超寬帶(Ultra-wide-band，UWB)3.1-10.6GHz頻段被確定可以進(jìn)行民用通信 以來，UWB通訊系統(tǒng)就以低功耗、高寬帶、易于設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。超寬帶天線作為UWB 通訊系統(tǒng)的重要組成部分，因其具有良好的全輻射特性和穩(wěn)定的增益等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng) 用。
[0003] 但隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，無線局域網(wǎng)(Wireless-local-area_network，WLAN) 和X波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)都已被廣泛的應(yīng)用，他們對應(yīng)的頻段分別為5.15-5.825GHz和7.0-8.5GHz。這兩個頻段均覆蓋在超寬帶頻段范圍內(nèi)，會給超寬帶頻段通信系統(tǒng)的使用帶來影 響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種超寬帶陷波天線，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，無線局域網(wǎng)頻 段與X波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)對超寬帶天線使用時(shí)帶來的影響。
[0005] 本發(fā)明提供了一種超寬帶陷波天線，所述天線包括:基板、固定于基板下表面的地 板、設(shè)置于所述基板上表面的輻射貼片和與所述輻射貼片相連的饋電線；
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案包括：
[0007] 所述地板上設(shè)置有開口諧振環(huán)，所述開口諧振環(huán)包括兩個圓形的開口環(huán)，其中所 述兩個圓形的開口環(huán)是同圓心的，所述兩個開口環(huán)的開口大小不一致，且所述兩個開口環(huán) 的開口方向相差180°，所述開口諧振環(huán)位于正對所述輻射貼片的位置，且與所述地板的四 周存在間距；
[0008] 所述饋電線上設(shè)置有開口朝向所述輻射貼片的線狀的U形槽，其中所述U形槽的開 口端位于所述輻射貼片內(nèi)，開口端設(shè)置有向U形槽內(nèi)部延伸的回折邊，所述U形槽與所述饋 電線遠(yuǎn)離輻射貼片一側(cè)的邊緣和左右邊緣存在間距。
[0009]上述天線，優(yōu)選的，所述輻射貼片靠近所述饋電線的一側(cè)設(shè)置有線狀的倒C形槽， 所述倒C形槽開口端的端面位于所述U形槽開口端的端面和所述饋電線靠近所述輻射貼片 端的端面之間。
[0010]上述天線，優(yōu)選的，所述基板上表面的邊緣與所述輻射貼片之間形成橢圓縫隙。 [0011]上述天線，優(yōu)選的，所述饋電線的形狀為矩形。
[0012] 上述天線，優(yōu)選的，所述饋電線采用共面波導(dǎo)饋電方式。
[0013] 上述天線，優(yōu)選的，所述輻射貼片的形狀為橢圓球拍形。
[0014] 上述天線，優(yōu)選的，所述基板長度的取值范圍為23~27mm，寬度的取值范圍為23~ 27mm，厚度的取值范圍為0.6~0.9mm。
[0015]上述天線，優(yōu)選的，所述基板的材料為FR-4環(huán)氧玻璃纖維板。
[0016] 上述天線，優(yōu)選的，所述輻射貼片的形狀為圓形。
[0017] 上述天線，優(yōu)選的，所述諧振環(huán)的兩個開口環(huán)的形狀為方形。
[0018] 本發(fā)明提供了一種超寬帶陷波天線，包括:基板、固定于基板下表面的地板、設(shè)置 于所述基板上表面的輻射貼片和與輻射貼片相連接的饋電線;通過在地板上設(shè)置包括兩個 圓形開口環(huán)的開口諧振環(huán)，且兩個開口環(huán)的開口大小不一致，開口方向相差180°;并通過在 饋電線上設(shè)置有開口朝向所述輻射貼片的線狀的U形槽，其中所述U形槽的開口端位于所述 輻射貼片內(nèi)，開口端設(shè)置有向U形槽內(nèi)部延伸的回折邊，所述U形槽與所述饋電線遠(yuǎn)離輻射 貼片一側(cè)的邊緣和左右邊緣存在間距;解決了現(xiàn)有技術(shù)中，頻段為5.15-5.825GHz的WLAN和 頻段為7.0-8.5GHz X的波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)，在使用的過程中會對超寬帶天線產(chǎn)生影響的問 題。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1-a是本發(fā)明一種超寬帶陷波天線的正視圖；
[0021]圖l_b是本發(fā)明一種超寬帶陷波天線的后視圖；
[0022]圖2-a是加入C形槽、U形槽和開口諧振環(huán)前后天線回波損耗圖；
[0023]圖2-b是加入C形槽、U形槽和開口諧振環(huán)前后天線對駐波的影響示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明的超寬帶陷波天線的倒C形槽閉口端到開口端端面的垂直距離U對 天線駐波比的影響示意圖；
[0025] 圖4是本發(fā)明的超寬帶陷波天線的U形槽回折邊的長度L7對天線駐波比的影響示 意圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明的超寬帶陷波天線諧振環(huán)中內(nèi)環(huán)的開口尺寸gl和外環(huán)的開口尺寸g2 對天線駐波比的影響示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028] 參考圖1-a和圖1-b，示出了一種超寬帶陷波天線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1-a為本發(fā) 明一種超寬帶陷波天線的正視圖，圖l_b為本發(fā)明一種超寬帶陷波天線的后視圖。所述天線 包括:基板1、固定于基板下表面的地板2、設(shè)置于所述基板上表面的輻射貼片3和與所述輻 射貼片相連的饋電線4。
[0029]所述天線的結(jié)構(gòu)為：
[0030]所述地板2上設(shè)置有開口諧振環(huán)5,所述開口諧振環(huán)5包括兩個圓形的開口環(huán)，其中 所述兩個圓形的開口環(huán)是同圓心的，所述兩個開口環(huán)的開口大小不一致，且所述兩個開口 環(huán)的開口方向相差180°，所述開口諧振環(huán)5位于正對所述輻射貼片3的位置，且與所述地板2 的四周存在間距；
[0031]所述饋電線4上設(shè)置有開口朝向所述輻射貼片3的線狀的U形槽6,其中所述U形槽6 的開口端位于所述輻射貼片3內(nèi)，開口端設(shè)置有向U形槽內(nèi)部延伸的回折邊10,所述U形槽6 與所述饋電線4遠(yuǎn)離輻射貼片3-側(cè)的邊緣和左右邊緣存在間距。
[0032] 本發(fā)明中，通過在地板上設(shè)置諧振環(huán)，通過調(diào)整諧振環(huán)中兩個開口環(huán)的開口的大 小，實(shí)現(xiàn)7.0-8.5GHz頻段的陷波，通過在饋天線上設(shè)置U形槽，通過調(diào)節(jié)槽的尺寸，實(shí)現(xiàn) 5.15-5.825GHz的陷波。并且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小巧。
[0033] 本發(fā)明中，所述輻射貼片3靠近所述饋電線的一側(cè)設(shè)置有線狀的倒C形槽7,所述倒 C形槽7開口端的端面位于所述U形槽6開口端的端面和所述饋電線4靠近所述輻射貼片3端 的端面之間。
[0034] 本發(fā)明中，通過在輻射貼片上設(shè)置倒C形槽，通過調(diào)節(jié)倒C形槽中弧形槽的尺寸，實(shí) 現(xiàn)了對3. 1-3.9頻段的陷波。解決了現(xiàn)有技術(shù)中全球微波互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)在通信的使用過程中對超寬帶天線的 影響。
[0035] 本發(fā)明中，所述基板上表面1的邊緣與所述輻射貼片之間形成橢圓縫隙8。
[0036] 本發(fā)明中，所述饋電線4的形狀為矩形。
[0037] 本發(fā)明中，所述饋電線4采用共面波導(dǎo)饋電方式。
[0038] 本發(fā)明中，所述饋電線4與饋電線周圍的基板之間有縫隙9，形成了共面波導(dǎo)饋電 的形式。
[0039]本發(fā)明中，所述輻射貼片3的形狀為橢圓球拍形。
[0040] 本發(fā)明中，所述基板采用的是FR-4環(huán)氧玻璃纖維板。
[0041] 本發(fā)明中，所述基板長度的取值范圍為23~27mm，寬度的取值范圍為23~27mm，厚 度的取值范圍為0.6~0.9mm。
[0042] 本發(fā)明中，最優(yōu)選的方案是，選用長度為25mm、寬度為25mm、厚度為0.8mm的基板。
[0043] 本發(fā)明中，所述輻射貼片的形狀為圓形。
[0044] 本發(fā)明中，所述諧振環(huán)的兩個開口環(huán)的形狀為方形。
[0045]本發(fā)明中，采用成本低廉的FR-4環(huán)氧玻璃纖維板，整個基板的尺寸采用25X 25m2， 厚度僅為〇.8mm，并且通過采用印刷天線結(jié)構(gòu)和共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，大大縮小了天線體積。
[0046] 本發(fā)明中，對于超寬帶陷波天線的設(shè)計(jì)，優(yōu)選的尺寸可以為：
[0047] 橢圓縫隙8的長半軸為ai = 12.2mm，短半軸bi = 10.5mm。
[0048] 矩形饋電線的長度為L2 = 6.5mm，寬度為S = 3.0mm，與基板上表面左右兩邊共面波 導(dǎo)輻射貼片相距(即縫隙9)為g = 0.6mm。
[0049] 橢圓球拍形輻射貼片上的倒C形槽閉口端端面的矩形槽道的長度的一半為W5 = 5mm，寬度為S1 = 0 ? 2mm，矩形槽道閉口端端面到開口端端面的垂直距離為L5 = 3mm，倒C形槽 開口端處的弧形槽最內(nèi)側(cè)到離弧形槽最近的U形槽邊緣處最外側(cè)的距離W9= 1.5mm，倒C形 槽中兩個弧形槽槽道的寬度均為S2 = 0.8mm。
[0050] U形槽中開口方向的一端左右對稱的兩個頂端端面的矩形槽槽道的長度均為W6 = 0.7mm，U形槽回折邊10的長度均為L7 = 2.0mm，U形槽最外部左右兩邊邊緣處矩形槽槽道的 長度均為L6 = 4.5mm，U形槽閉口端端面長度的一半為W7 = 1. Omm，U形槽中所有矩形槽的寬度 均為 S3 = 0 ? 2mm。
[0051] 諧振環(huán)的內(nèi)諧振環(huán)里外兩個圓的半徑分別為R3 = 3.5mm和R4 = 3.3mm，向上的開口 矩形長度為gi = 3.5mm，外諧振環(huán)里外兩個圓的半徑分別為Ri = 4.2mm和R2 = 4.0mm，向下的 開口矩形長度為g2= 1mm。
[0052]參考圖2,為本發(fā)明加入C形槽、U形槽和開口諧振環(huán)前后天線的仿真圖，其中，圖2-a為加入C形槽、U形槽和開口諧振環(huán)前后天線回波損耗圖，圖2-b為加入C形槽、U形槽和開口 諧振環(huán)前后天線駐波比結(jié)果圖，從圖中可以看出，超寬帶陷波天線在3.1-10.6GHz頻段內(nèi)電 壓駐波比小于2,滿足超寬帶天線的工作頻段，超寬帶陷波天線在3.1-3.9、5.15-5.825GHz 和7.0-8.5GHz三個頻段內(nèi)電壓駐波比大于5，具有陷波特性，因此完全能夠抑制WiMAX、WLAN 和X波段對超寬帶天線的影響。
[0053]參考圖3,表示的是倒C形槽中倒C形槽閉口端到開口端端面的垂直距離L5的變化 對天線陷波性能的影響，并表明倒C形槽使得天線在WiMAX頻段產(chǎn)生陷波。由圖可知，隨著L5 的變化，對應(yīng)的中心陷波頻率也出現(xiàn)明顯的變化，隨著L5的增大，天線的第一個陷波頻段逐 漸向低頻段平移，駐波比的值也有所減小。因此，可以通過調(diào)節(jié)1^ 5的值來實(shí)現(xiàn)不同頻段的陷 波。
[0054]參考圖4,表示的是超寬帶陷波天線的U形槽回折邊的長度L?對天線駐波比的影 響，并表明使其在WLAN頻段產(chǎn)生相應(yīng)的陷波功能。從圖4中可以看出，隨著L7的增大，天線的 第二個陷波頻段對應(yīng)的中心頻率呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。因此，可以通過調(diào)節(jié)L 7的值來實(shí)現(xiàn) 不同頻段的陷波。
[0055] 參考圖5,表示的是開口諧振環(huán)的尺寸對天線駐波比的影響，并表明使其在X波段 衛(wèi)星通信頻段產(chǎn)生了相應(yīng)的陷波功能。從圖中可以看出，隨著內(nèi)諧振環(huán)中向上的開口矩形 長度 81以及外諧振環(huán)中向下的開口矩形長度g2的不斷增大，天線的第三個陷波頻段逐漸向 更高的頻段平移，駐波比的值也有所減小。因此，可以調(diào)節(jié)參數(shù)g#Pg 2的值來達(dá)到所需要抑 制的頻率點(diǎn)，從而優(yōu)化天線高頻端的駐波比特性。
[0056] 本發(fā)明中，參考圖3-圖5,從中可以看出，天線中C形槽、U形槽和開口諧振環(huán)所產(chǎn)生 的三個陷波頻段之間的相互影響并不大，各自產(chǎn)生的陷波頻段與三者同時(shí)存在時(shí)產(chǎn)生的陷 波頻段沒有產(chǎn)生較大的偏移，三者具有較高的隔離度。因此，可以通過調(diào)節(jié)C形槽、U形槽和 開口諧振環(huán)的具體尺寸和位置等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)通帶內(nèi)任意三個頻段點(diǎn)干擾信號的目的， 增加了天線設(shè)計(jì)和使用的靈活性。
[0057] 本發(fā)明中，WiMAX和WLAN的陷波頻段的中心頻率能夠由以下兩個公式計(jì)算得出：
[0060] c代表真空中的光速，er表示相對介電常數(shù)，1^ = 21^+215、1^ = 2〇^+1^+233+17)兒5、 W5分別是C形槽中矩形槽和圓形槽的長度，L6、L7和W7分別是U形槽中矩形槽的長度和寬度，S3 是U形槽中矩形槽的寬度。
[0061 ] X波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的中心頻率《 〇根據(jù)以下公式計(jì)算：
[0064] 其中，Ro表示地板上加載的一對開口諧振環(huán)中，圓環(huán)半徑Ro為心和辦的平均值，L表 示整個開口諧振的總電感，Co表示總電容。
[0065] 對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超寬帶陷波天線，所述天線包括:基板、固定于基板下表面的地板、設(shè)置于所述 基板上表面的輻射貼片和與所述輻射貼片相連的饋電線;其特征在于， 所述地板上設(shè)置有開口諧振環(huán)，所述開口諧振環(huán)包括兩個圓形的開口環(huán)，其中所述兩 個圓形的開口環(huán)是同圓心的，所述兩個開口環(huán)的開口大小不一致，且所述兩個開口環(huán)的開 口方向相差180°，所述開口諧振環(huán)位于正對所述輻射貼片的位置，且與所述地板的四周存 在間距； 所述饋電線上設(shè)置有開口朝向所述輻射貼片的線狀的U形槽，其中所述U形槽的開口端 位于所述輻射貼片內(nèi)，開口端設(shè)置有向U形槽內(nèi)部延伸的回折邊，所述U形槽與所述饋電線 遠(yuǎn)離輻射貼片一側(cè)的邊緣和左右邊緣存在間距。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于， 所述輻射貼片靠近所述饋電線的一側(cè)設(shè)置有線狀的倒C形槽，所述倒C形槽開口端的端 面位于所述U形槽開口端的端面和所述饋電線靠近所述輻射貼片端的端面之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于， 所述基板上表面的邊緣與所述輻射貼片之間形成橢圓縫隙。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于， 所述饋電線的形狀為矩形。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于， 所述饋電線采用共面波導(dǎo)饋電方式。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其特征在于， 所述輻射貼片的形狀為橢圓球拍形。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于， 所述基板長度的取值范圍為23~27mm，寬度的取值范圍為23~27mm，厚度的取值范圍 為0·6~0·9mm〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于， 所述基板是FR-4環(huán)氧玻璃纖維板。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其特征在于， 所述輻射貼片的形狀為圓形。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于， 所述諧振環(huán)的兩個開口環(huán)的形狀為方形。
【文檔編號】H01Q5/50GK105958203SQ201610465521
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】吳多龍, 張勇, 吳艷杰, 李健鳳
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué)