一種具有帶阻特性的uwb天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信領(lǐng)域的超寬帶天線，尤其涉及一種具有帶阻特性的UWB 天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的進(jìn)步和高速器件的發(fā)展，超寬帶（UWB)無(wú)線技術(shù)開(kāi) 始民用化。UWB具有超強(qiáng)無(wú)線設(shè)備連接能力，而且擁有高性能、低功耗和低成本的優(yōu)勢(shì)，成為 富有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一。近年來(lái)對(duì)應(yīng)用在短距離無(wú)線通信的天線研宄比較多，出現(xiàn)了很多 新形式的UWB天線。
[0003] 現(xiàn)在的研宄主要集中于能夠?qū)崿F(xiàn)全向輻射的UWB天線，其主要種類為微帶天線、 微帶縫隙天線及平板單極天線。UWB信號(hào)的頻段規(guī)定為3. 1GHz~10. 6GHz，但這一通信頻段 中還存在劃分給其他通信系統(tǒng)的頻段，如5. 15GHz~5. 35GHz的IEEE802. 11和5. 75GHz~ 5. 85GHz的HiperLAN/2,這兩種系統(tǒng)與UWB系統(tǒng)之間可能會(huì)形成干擾。
[0004] 目前公開(kāi)的一種實(shí)現(xiàn)方案是通過(guò)在天線后端額外添加濾波器從而達(dá)到濾除干擾 頻段信號(hào)的功能，但是這樣是以增加天線的體積和重量為代價(jià)。因此，現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題是如 何在不額外增加濾波器的情況下，通過(guò)改善UWB天線自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)窄頻帶內(nèi)的帶 阻特性。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的解決方案是提供一種具有帶阻特性的UWB天線 (以下簡(jiǎn)稱帶阻UWB天線），其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于有源電路集成、成本低、易于加工。本實(shí)用新 型通過(guò)加載技術(shù)引入微帶諧振器實(shí)現(xiàn)UWB在窄頻帶內(nèi)的帶阻特性。
[0006] 本實(shí)用新型的具有帶阻特性的UWB天線，包括：介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板的第一表 面從上至下依次設(shè)置有輻射單元、饋電結(jié)構(gòu)和兩塊共面金屬地板，所述兩塊共面金屬地板 左右對(duì)稱的分布于所述饋電結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，所述饋電結(jié)構(gòu)與所述輻射貼片相連；
[0007] 在所述介質(zhì)基板的第二表面上第一區(qū)域設(shè)置有第一微帶諧振器；在所述介質(zhì)基板 的第二表面上第二區(qū)域設(shè)置有第二微帶諧振器；所述第一微帶諧振器和所述第二微帶諧振 器分別通過(guò)連接部件與所述共面金屬地板相連；所述第一微帶諧振器和第二微帶諧振器沿 著UWB天線的中軸線左右對(duì)稱分布。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分別為所述第一表面的共面波導(dǎo)在第二表面上 對(duì)應(yīng)的區(qū)域；
[0009] 其中，所述共面波導(dǎo)為所述饋電結(jié)構(gòu)與所述共面金屬地板形成的兩條縫隙形狀的 結(jié)構(gòu)。
[0010] 優(yōu)選地，所述微帶諧振器包括：矩形的第一金屬貼片、矩形的第二金屬貼片和矩形 的第三金屬貼片；
[0011] 所述第一金屬貼片的長(zhǎng)度、第二金屬貼片的長(zhǎng)度和第三金屬貼片的長(zhǎng)度均不同；
[0012] 所述第一金屬貼片的寬度、第二金屬貼片的寬度和第三金屬貼片的寬度均不同；
[0013] 所述第三金屬貼片的一側(cè)面連接所述第一金屬貼片的一端，所述第三金屬貼片的 另一側(cè)面連接所述第二金屬貼片的一端；
[0014] 所述第三金屬貼片與所述第一金屬貼片、第二金屬貼片形成"-I"型的結(jié)構(gòu)。
[0015] 優(yōu)選地，所述"-I"型的結(jié)構(gòu)為一體成型結(jié)構(gòu)。
[0016] 優(yōu)選地，所述輻射單元為金屬的輻射貼片。
[0017] 優(yōu)選地，所述共面金屬地板為梯形金屬地板。
[0018] 優(yōu)選地，所述饋電結(jié)構(gòu)為內(nèi)嵌式饋電線。
[0019] 優(yōu)選地，所述輻射貼片的形狀為矩形、扇形、橢圓形、圓形、圓環(huán)形或梯形。
[0020] 本實(shí)用新型提供的具有帶阻特性的UWB天線，采用平面單極結(jié)構(gòu)，通過(guò)在單片介 質(zhì)基板一面上設(shè)置輻射單元、饋電結(jié)構(gòu)和共面金屬地板，在介質(zhì)基板另一面加載金屬貼片 作為微帶諧振器，實(shí)現(xiàn)了WLAN頻段的帶阻功能，并通過(guò)控制加載金屬貼片的諧振長(zhǎng)度可方 便地控制阻帶的中心頻率，具有設(shè)計(jì)方便、易于加工、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，小型化和便于 與有源電路集成的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不 應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0022] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線的背面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線的正面尺寸標(biāo)注示意圖；
[0025] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線的背面尺寸標(biāo)注示意圖；
[0026] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線和未加載金屬貼片的UWB天線的端 口電壓駐波比隨頻率的變化示意圖；
[0027] 圖6a至圖6d為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線和未加載金屬貼片的UWB 天線在3.lGHz、10. 6GHz時(shí)輻射特性示意圖；
[0028] 圖7a至圖7d為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線和未加載金屬貼片的UWB 天線在5. 25GHz、5. 8GHz時(shí)輻射特性示意圖；
[0029] 圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線和未加載金屬貼片的UWB天線的頻 率與增益關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí) 用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。需要說(shuō)明的是，附圖中的陰影圖案僅為了說(shuō)明各 不同部件的結(jié)構(gòu)，并不用來(lái)限制部件的材質(zhì)。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的帶阻UWB天線的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本 實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的帶阻UWB天線的背面結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線范圍內(nèi)的圖案表示 帶阻UWB天線的正面的各部件在背面的相應(yīng)位置，并非實(shí)際結(jié)構(gòu)，也不用來(lái)限制部件的材 質(zhì)。如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中的帶阻UWB天線，包括介質(zhì)基板1，所述介質(zhì)基板1的第 一表面從上至下依次設(shè)置有輻射單元2、饋電結(jié)構(gòu)3和兩塊共面金屬地板4,所述兩塊共面 金屬地板4左右對(duì)稱的分布于所述饋電結(jié)構(gòu)3的兩側(cè)，所述饋電結(jié)構(gòu)3與所述輻射單元2 相連；在所述介質(zhì)基板1的第二表面上第一區(qū)域設(shè)置有第一微帶諧振器51 ;在所述介質(zhì)基 板1的第二表面上第二區(qū)域設(shè)置有第二微帶諧振器52 ;所述第一微帶諧振器51和所述第 二微帶諧振器52分別通過(guò)連接部件6,與所述共面金屬地板1相連；所述第一微帶諧振器 51和第二微帶諧振器52的形狀相同，且此二者沿著UWB天線的中軸線7左右對(duì)稱分布。
[0033] 本實(shí)施例的帶阻UWB天線可以實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)的陷波特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易 于加工、成本低，便于與有源電路的集成。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 本實(shí)施例與實(shí)施例1中提供的帶阻UWB天線的結(jié)構(gòu)相似，其不同之處在于，如圖1 和圖2所示，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分別為所述第一表面的共面波導(dǎo)8在第二表面上對(duì) 應(yīng)的區(qū)域，其中，共面波導(dǎo)8為所述饋電結(jié)構(gòu)3與所述共面金屬地板4形成的兩條縫隙形狀 的結(jié)構(gòu)，饋電結(jié)構(gòu)3即作為共面波導(dǎo)的導(dǎo)帶，共面金屬地板4作為共面波導(dǎo)的地。
[0036] 如圖2所示，第一微帶諧振器51和第二微帶諧振器52的形狀相同，在天線上以中 軸線7為基準(zhǔn)左右對(duì)稱分布，下面以左邊的第一微帶諧振器51為例，說(shuō)明諧振器的結(jié)構(gòu)：
[0037] 第一諧振器51包括：矩形的第一金屬貼片5_a、矩形的第二金屬貼片5_b和矩形 的第三金屬貼片5-c;
[0038] 所述第一金屬貼片5_a的長(zhǎng)度、第二金屬貼片5_b的長(zhǎng)度、第三金屬貼片5-c的長(zhǎng) 度均不同；
[0039] 所述第一金屬貼片5-a的寬度、第二金屬貼片5-b的寬度、第三金屬貼片5-c的寬 度均不同；
[0040] 所述第三金屬貼片5-C的一側(cè)面連接所述第一金屬貼片5-a的一端，所述第三金 屬貼片5-c的另一側(cè)面連接所述第二金屬貼片5-b的一端；
[0041] 所述第三金屬貼片5-c與所述第一金屬貼片5-a、第二金屬貼片5-b形成"型 的結(jié)構(gòu)。
[0042] 輻射單元2為金屬的輻射貼片，其形狀可以為矩形、扇形、橢圓形、圓形、圓環(huán)形或 梯形，本實(shí)施例不限定實(shí)際的結(jié)構(gòu)，可根據(jù)實(shí)際需求配置。圖1中示出的輻射貼片2為矩形 輻射貼片，材料可選為銅；共面金屬地板4的形狀為梯形便于UWB天線的阻抗匹配，使天線 的帶寬得以有效展寬，其材料可選為銅；連接部件6的為金屬連接部件，例如短路銷釘，其 作用是連接加載的金屬貼片5與共面金屬地板4。
[0043] 作為本實(shí)施例的優(yōu)選，饋電結(jié)構(gòu)3為內(nèi)嵌式饋電線，其材料可選為銅；在實(shí)際應(yīng)用 中，輻射貼片2、內(nèi)嵌式饋電線3和共面金屬地板4均可采用金屬印刷工藝設(shè)置于介質(zhì)基板 1上。
[0044] 第三金屬貼片5-c與第一金屬貼片5-a、第二金屬貼片5-b形成的"型結(jié)構(gòu)為 一體成型結(jié)構(gòu)。因此，以下將第一金屬貼片5-a、第二金屬貼片5-b、第三金屬貼片5-c分別 稱為金屬貼片5的5-a部分、5-b部分和5-c部分，三者統(tǒng)稱為金屬貼片5。
[0045] 本實(shí)施例中，可通過(guò)公式
計(jì)算金屬貼片5的部分邊長(zhǎng)，即由5-a部 分的長(zhǎng)La與5-c部分的寬Wc及由5-b部分的長(zhǎng)Lb與5-c部分的寬Wc所組成的"L"型邊 長(zhǎng)，作為微帶諧振器的諧振長(zhǎng)度，其中，\是介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)，而X^是阻帶的中 心頻率&對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，因此通過(guò)控制加載金屬貼片5的諧振長(zhǎng)度可控制阻帶的中心頻率。 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的帶阻UWB天線的正面尺寸標(biāo)注示意圖；圖4為本實(shí)用新型 實(shí)施例提供的帶阻UWB天線的背面尺寸標(biāo)注示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例中選擇的介質(zhì)基 板1為普通FR4板，相對(duì)介電常數(shù)為e 4. 4,介質(zhì)基板1的大小為35mmX26mmX0. 6mm， 內(nèi)嵌式饋電線3的寬度為WL