具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及超寬帶天線領(lǐng)域，具體涉及一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線。
【背景技術(shù)】
[0002]近距離高數(shù)據(jù)率無線通信的需求推動(dòng)著超寬帶(Ultra-Wideband，UWB)技術(shù)的發(fā)展。然而，超寬帶系統(tǒng)工作環(huán)境中往往又存在窄帶系統(tǒng)，如無線局域網(wǎng)(WirelessLocal-Area Network，WLAN，5.150-5.825GHz)和 X 波段下行衛(wèi)星通信(X-band downlinksatellite communicat1n, 7.10-7.76GHz)就位于美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)所規(guī)定的
3.1-10.6GHz的超寬帶通信頻段內(nèi)。窄帶系統(tǒng)與UWB系統(tǒng)之間的互相串?dāng)_嚴(yán)重影響通信的質(zhì)量。解決串?dāng)_的一個(gè)高效且經(jīng)濟(jì)的方法是在超寬帶天線上實(shí)現(xiàn)一個(gè)阻帶，在系統(tǒng)的最前端將串?dāng)_抑制掉。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)超寬帶帶阻天線的研究已經(jīng)比較多，他們產(chǎn)生阻帶的方法一般是在輻射貼片或地板上刻槽或使用寄生諧振單元，如公告號(hào)為CN104485504A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開的“一種具有雙陷波特性的藍(lán)牙超寬帶天線”、公告號(hào)為CN103956572A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開的“具有三帶阻陷波和額外北斗帶通頻段特性的超寬帶天線”和公告號(hào)為CN104638355A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開的“一種帶雙陷波特性的超寬帶天線”，雖然這些研究都在天線的超寬帶頻段上產(chǎn)生了阻帶，但是他們都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即他們的阻帶曲線都較為尖銳。而干擾窄帶是有一定頻段的(如WLAN從5.150-5.825GHz，X波段下行衛(wèi)星通信頻段從7.10-7.76GHz)，這樣就使得對(duì)干擾窄帶的邊沿頻率抑制大打折扣。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的是現(xiàn)有天線的阻帶較為尖銳的問題，提供一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線。
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線，包括超寬帶天線本體，該超寬帶天線本體包括介質(zhì)基板、以及覆貼在介質(zhì)基板上表面的2個(gè)金屬地板、信號(hào)線和輻射器構(gòu)成；其中輻射器與信號(hào)線位于介質(zhì)基板1的中部，且輻射器與信號(hào)線的一端相連；2個(gè)金屬地板則分處于信號(hào)線的左右兩側(cè)；金屬地板和信號(hào)線構(gòu)成的共面波導(dǎo)；其不同之處是:還進(jìn)一步包括至少2個(gè)間隔設(shè)置的電磁帶隙結(jié)構(gòu)；
[0007]每個(gè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)均由金屬貼片和短路銷釘構(gòu)成；金屬貼片覆貼在介質(zhì)基板的下表面；短路銷釘?shù)囊欢伺c金屬貼片相連，另一端則穿過介質(zhì)基板與超寬帶天線本體的信號(hào)線或福射器相連。
[0008]上述方案中，所有電磁帶隙結(jié)構(gòu)的金屬貼片的尺寸大小不相同，使得每個(gè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)的諧振頻率的不同，以形成矩形阻帶特性。
[0009]上述方案中，短路銷釘接在金屬貼片靠近信號(hào)線的一側(cè)的邊緣處，以提高輻射性會(huì)κ。
[0010]上述方案中，短路銷釘垂直穿過介質(zhì)基板。
[0011]上述方案中，所有電磁帶隙結(jié)構(gòu)的短路銷釘?shù)牧硪欢司c信號(hào)線相連；或所有電磁帶隙結(jié)構(gòu)的短路銷釘?shù)牧硪欢司c輻射器相連；或一部分電磁帶隙結(jié)構(gòu)的短路銷釘?shù)牧硪欢司c信號(hào)線相連，另一部電磁帶隙結(jié)構(gòu)的短路銷釘?shù)牧硪欢司c輻射器相連。
[0012]另一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線，包括超寬帶天線本體，該超寬帶天線本體包括介質(zhì)基板、金屬地板、信號(hào)線和輻射器構(gòu)成；其中輻射器與信號(hào)線覆貼于介質(zhì)基板的上表面，且福射器與信號(hào)線的一端相連；金屬地板覆貼于介質(zhì)基板的下表面；金屬地板和信號(hào)線構(gòu)成的微帶波導(dǎo)；其不同之處是:還進(jìn)一步包括至少2個(gè)間隔設(shè)置的電磁帶隙結(jié)構(gòu)；每個(gè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)均由金屬貼片和短路銷釘構(gòu)成；金屬貼片覆貼在介質(zhì)基板的上表面；短路銷釘?shù)囊欢伺c金屬貼片相連，另一端則穿過介質(zhì)基板與超寬帶天線本體的金屬地板相連。
[0013]上述方案中，所有電磁帶隙結(jié)構(gòu)的金屬貼片的尺寸大小不相同，使得每個(gè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)的諧振頻率的不同，以形成矩形阻帶特性。
[0014]上述方案中，短路銷釘接在金屬貼片靠近信號(hào)線的一側(cè)的邊緣處，以提高輻射性會(huì)泛。
[0015]上述方案中，短路銷釘垂直穿過介質(zhì)基板。
[0016]上述方案中，所有電磁帶隙結(jié)構(gòu)均位于信號(hào)線的同一側(cè)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過在超寬帶天線的共面波導(dǎo)(Coplanarwaveguide,CPW)饋線上放置電磁帶隙(Electromagnetic bandgap，EBG)結(jié)構(gòu)，使得一定頻率范圍的電磁能量不能通過，從而產(chǎn)生阻帶。EBG結(jié)構(gòu)為強(qiáng)諧振結(jié)構(gòu)，具有陡峭的諧振曲線，從而兩個(gè)EBG結(jié)構(gòu)組合在一起能產(chǎn)生一個(gè)矩形的阻帶。通過調(diào)整兩個(gè)EBG結(jié)構(gòu)的尺寸可方便地調(diào)整阻帶頻率和阻帶寬度，使優(yōu)化效率提高，節(jié)約了系統(tǒng)資源和涉及效率。此外，EBG結(jié)構(gòu)置于饋線上，對(duì)輻射貼片的影響小。因而，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的天線適用于存在窄帶串?dāng)_的超寬帶系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0018]圖1是一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線的正面圖；
[0019]圖2是一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線的背面圖；
[0020]圖3是一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線的側(cè)視圖；
[0021]圖4是圖1-3所示天線的實(shí)例1天線的S11曲線；
[0022]圖5是圖1-3所示天線的實(shí)例1天線在3.5GHz的輻射方向圖；
[0023]圖6是圖1-3所示天線的實(shí)例1天線在7.0GHz的輻射方向圖；
[0024]圖7是圖1-3所示天線的實(shí)例1天線在10.0GHz的輻射方向圖；
[0025]圖8是圖1-3所示天線的實(shí)例2天線的S11曲線；
[0026]圖9是圖1-3所示天線的實(shí)例2天線在3.5GHz的輻射方向圖；
[0027]圖10是圖1-3所示天線的實(shí)例2天線在6.0GHz的輻射方向圖；
[0028]圖11是圖1-3所示天線的實(shí)例2天線在10.0GHz的輻射方向圖。
[0029]圖12為另一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線的正面圖；
[0030]圖13是另一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線的背面圖；
[0031]圖14是另一種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線的側(cè)視圖。
[0032]圖中標(biāo)號(hào):1、介質(zhì)基板；2、金屬地板；3、信號(hào)線；4、輻射器；5、電磁帶隙結(jié)構(gòu)；5-1、金屬貼片；5_2短路銷釘
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(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(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0034]實(shí)施例一:
[0035]—種具有矩形阻帶特性的超寬帶帶阻天線，如圖1-3所示，為一種共面波導(dǎo)天線，包括超寬帶(UWB)天線本體和至少2個(gè)電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)5。
[0036]超寬帶天線本體與現(xiàn)有共面波導(dǎo)天線的結(jié)構(gòu)相同或相類似，由介質(zhì)基板1、以及覆貼在介質(zhì)基板1上表面的金屬地板2、信號(hào)線3和福射器4構(gòu)成。福射器4與信號(hào)線3位于介質(zhì)基板1的中部，且輻射器4與信號(hào)線3的一端相連，兩者的組合類似T字形。2個(gè)金屬地板2則分處于信號(hào)線3的左右兩側(cè)，金屬地板2和信號(hào)線3構(gòu)成的共面波導(dǎo)(CPW)。輻射器4的形狀可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，如可以為圓形、橢圓形、方形、矩形、三角形或其他形狀。信號(hào)線3的形狀為長(zhǎng)直條狀。2個(gè)金屬地板2的形狀均為矩形，且大小相同。2個(gè)金屬地板2的高度均小于等于信號(hào)線3的長(zhǎng)度。
[0037]在本實(shí)施例中，輻射器4采用橢圓形貼片結(jié)構(gòu)，并采用由金屬地板2和信號(hào)線3構(gòu)成共面波導(dǎo)進(jìn)行饋電，輻射器4與共面波導(dǎo)位于介質(zhì)基板1的同一面。信號(hào)線3的寬度為3.5mm,信號(hào)線3與金屬地板2之間的縫隙為0.2mm,因此共面波導(dǎo)(CPW)的特性阻抗為50 Ω。輻射器4的長(zhǎng)軸半徑為13mm，短軸半徑為9.5mm，以使工作頻率覆蓋3.1-10.6GHz的范圍。
[0038]每個(gè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)5均由金屬貼片5-1和短路銷釘5-2構(gòu)成。金屬貼片5_1覆貼在介質(zhì)基板1的下表面。短路銷釘5-2的一端與金屬貼片5-1相連，另一端則穿過介質(zhì)基板1與超寬帶天線本體的信號(hào)線3或輻射器4相連，此時(shí)，信號(hào)線3或輻射器4作為電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的地板使用。電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的個(gè)數(shù)根據(jù)阻帶寬度的要求確定，阻帶寬度越寬電磁帶隙結(jié)構(gòu)5個(gè)數(shù)越多。在進(jìn)行具體布設(shè)時(shí)，每2個(gè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)5之間需要相互間隔一定的距離。為了能夠讓天線具有阻帶特性，電磁帶隙結(jié)構(gòu)5應(yīng)位于天線的饋線上或饋線附近，具體來說，電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的分布方式可以采用以下幾種:全部電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的短路銷釘5-2的另一端均與信號(hào)線3相連；全部電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的短路銷釘5-2的另一端均與輻射器4相連；一部分電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的短路銷釘5-2的另一端均與信號(hào)線3相連，另一部電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的短路銷釘5-2的另一端均與輻射器4相連。金屬貼片5-1的形狀為根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，可以為圓形、橢圓形、方形、矩形、三角形或其他形狀，尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。短路銷釘5-2與金屬貼片5-1相連時(shí)，其可以連接在金屬貼片5-1的正中或金屬貼片5-1的任意地方，但為了能夠提高輻射性能，短路銷釘5-2盡量接在金屬貼片5-1靠近信號(hào)線3的一側(cè)的邊緣處。短路銷釘5-2可以傾斜或垂直貫穿介質(zhì)基板1。所有電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的金屬貼片5-1的尺寸大小均不相同，通過調(diào)整電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的尺寸參數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意頻段的阻帶。各電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的諧振頻率相近，形成矩形的阻帶。
[0039]在本實(shí)施例中，金屬貼片5-1采用矩形結(jié)構(gòu)，并位于信號(hào)線3的正下方。短路銷釘5-2垂直于金屬貼片5-1和信號(hào)線3所處平面，并嵌入到介質(zhì)基板1中。短路銷釘5-2的一端與金屬貼片5-1相連，另一端與信號(hào)線3相連，此時(shí)，信號(hào)線3是作為電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的地板應(yīng)用的。短路銷釘5-2的位置可位于金屬貼片5-1中的任意位置，在本實(shí)施例中為了獲得更好的性能及更小的尺寸，短路銷釘5-2設(shè)置在金屬貼片5-1的邊緣處。為獲得矩形特性的阻帶，本實(shí)施例包含2個(gè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)5，即2個(gè)金屬貼片5-1和2個(gè)短路銷釘5-2。第一金屬貼片5-1和第二金屬貼片5-1均位于信號(hào)線3的正下方，第一短路銷釘5-2的一端連接第一金屬貼片5-1，另一端連接信號(hào)線3，第二短路銷釘5-2的一端連接第二金屬貼片5-1，另一端連接信號(hào)線3。2個(gè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)5的諧振頻率互相靠近融合，從而形成矩形特性阻帶。通過調(diào)整2個(gè)金屬貼片5-1的尺寸，既可以調(diào)整矩形特性阻帶的頻率，也可以調(diào)整矩形特性阻帶的