專利名稱：基于雙u型缺陷地結(jié)構(gòu)的雙阻帶超寬帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種應(yīng)用于無線通信技術(shù)領(lǐng)域的超寬帶天線，該類天線可有效地 解決寬帶通信系統(tǒng)受其它現(xiàn)有窄帶通信系統(tǒng)信號干擾的問題。
背景技術(shù)：
近年來，超寬帶(UWB)以高性能、低功耗和低成本無線數(shù)據(jù)通信等優(yōu)點(diǎn)成為短 距離無線通信極具競爭力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。2002年2月14日美國聯(lián)邦通信委 員會(FCC)批準(zhǔn)將3. 1 10.6GHz頻段劃分作為超寬帶系統(tǒng)的適用頻譜。如何在這一 頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)天線的超寬帶特性和小型化，已成為國際研究的熱點(diǎn)之一。早期的超寬帶 天線如脊波導(dǎo)喇叭天線、對數(shù)周期天線等的尺寸往往很大，不能滿足超寬帶系統(tǒng)小型 化的要求。最近幾年發(fā)展起來的印刷天線技術(shù)可以大大地縮小超寬帶天線的尺寸，并 且具有成本低，易于設(shè)計加工等優(yōu)點(diǎn)，得到了人們的普遍關(guān)注。
最近幾年，為了阻止其他窄帶通信系統(tǒng)對UWB通信系統(tǒng)的干擾，設(shè)計一種具有阻 帶功能的超寬帶(UWB)天線是非常必要的。較常用的方法是在天線下一級添加濾波器 或者設(shè)計工作在不同頻帶的天線相互形成阻帶，但這增加了天線體積，不利于系統(tǒng)集 成；或者在天線的輻射單元上加載U型，V型或L型縫隙來獲得帶阻功能，但這通常 只提供一個阻帶。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提出了一種新型的非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)，并將其用于雙阻 帶超寬帶天線的設(shè)計。通過在天線接地板上加載該雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)，可以使天線產(chǎn) 生兩個阻帶。該天線具有成本低，體積小，易于加工和性能好等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于超 寬帶系統(tǒng)收發(fā)機(jī)之中。
技術(shù)方案本發(fā)明提出的基于非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)的雙阻帶超寬帶天線包 括介質(zhì)板和位于介質(zhì)板上下表面的金屬印刷天線，在介質(zhì)板的正面設(shè)有微帶饋電端口、微帶饋線、微帶輻射單元，微帶饋線位于介質(zhì)板的中軸線上，在微帶饋線的上部 連接有微帶輻射單元，在微帶饋線的下部為微帶饋電端口；在介質(zhì)板背面的下部設(shè)有 接地單元，接地單元上刻蝕有非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)。
非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)由在接地單元上蝕刻出雙U型槽而構(gòu)成，兩個U型槽相 鄰的臂有交疊，且兩個U型槽的長度不同，具有相反的傾斜角度。產(chǎn)生天線的兩個阻 帶。接地單元為半圓形的變形，半圓形的頂部向上，在中間有一缺口。微帶輻射單元 為半圓環(huán)的變形，開口向上。
有益效果采用簡單成熟的PCB加工工藝，在保持原天線的體積不變的情況下， 通過添加非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)產(chǎn)生雙阻帶，整個天線的體積較小(37X32X
0.5mw3)，易于與其他電路進(jìn)行集成。


圖l是天線整體效果圖。其中實(shí)線所示為正面結(jié)構(gòu)，虛線所示為背面結(jié)構(gòu)。 圖2是天線VSWR測試結(jié)果。
圖3(a)是E面天線方向圖測試結(jié)果，圖3 (b)是H面天線方向圖測試結(jié)果。 圖4是天線增益測試結(jié)果。
圖中有，介質(zhì)板l，微帶饋電端口2，微帶饋線3，微帶輻射單元4，接地單元5， 非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)6，缺口7。
具體實(shí)施例方式
該超寬帶天線包括印刷電路板(PCB板)和固定在其上下表面的金屬層。位于PCB 板上表面的金屬層包括輻射單元和微帶饋線兩部分。輻射單元由兩個四分之一圓環(huán)附 著在微帶饋線上構(gòu)成，這種近似于半圓環(huán)形的結(jié)構(gòu)可以有效地增加天線的工作帶寬。
位于PCB板下方的金屬層為地平面，與微帶饋線一起構(gòu)成微波電路，引導(dǎo)電磁波 往輻射單元傳播。地平面的基本形狀為兩個四分之一圓外加若干矩形單元，這種結(jié)構(gòu) 的地平面和近似半圓環(huán)的輻射單元組合可以大大增加天線的工作帶寬，實(shí)現(xiàn)超寬帶工 作的目標(biāo)。為了最大限度地利用天線有限的尺寸，擴(kuò)展其帶寬，在地平面的頂部增加 缺口，這種措施可以令天線的工作帶寬進(jìn)一步擴(kuò)大。金屬地平面上刻蝕非對稱雙U型 缺陷地結(jié)構(gòu)，通過改變該缺陷地結(jié)構(gòu)的長度和傾斜角度以及偏離微帶饋線中心線軸線的距離，可以獲得雙阻帶特性。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、功能、特征進(jìn)一步說明。
該天線包括介質(zhì)板1和位于介質(zhì)板1兩面的金屬印刷天線，其特征是在介質(zhì)板 1的正面設(shè)有微帶饋電端口2、微帶饋線3、微帶輻射單元4，微帶饋線3位于介質(zhì)板 1的中軸線上，在微帶饋線3的上部連接有微帶輻射單元4，在微帶饋線3的下部為 微帶饋電端口2;在介質(zhì)板1背面的下部設(shè)有接地單元5，接地單元5上刻蝕有非對 稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)6。非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)6由在接地單元5上蝕刻出雙U 型槽而構(gòu)成，兩個U型槽相鄰的臂有交疊，且兩個U型槽的長度不同，具有相反的傾 斜角度。
圖l，是現(xiàn)有的超寬帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖，實(shí)線所示為正面結(jié)構(gòu)，虛線所示為背 面結(jié)構(gòu)。介質(zhì)板1采用TaconicRF-35板材，介電常數(shù)為3.5，板材的厚度為0. 5mm。 微帶饋電端口 2為能量的輸入口，與50Q特征阻抗的SMA接頭相接。微帶饋線3的 寬度需要合理設(shè)計，使得饋線端的特征阻抗與SMA接頭相匹配。輻射單元4和地平面 5的組合使得天線具有超寬帶工作的特點(diǎn)，地平面5上的非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)6 可以使天線產(chǎn)生雙阻帶特性。可以通過改變非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)6的長度和傾斜 角度來調(diào)整阻帶的中心頻率，獲得較窄的阻帶寬度；調(diào)整非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)6 偏移微帶饋線3中心線的距離來優(yōu)化天線在高頻段的駐波比。接地單元5上的缺口 7 可以進(jìn)一步增大天線的工作帶寬。
參見圖2，是天線VSWR的測試結(jié)果。從圖中可以看到，該天線在2.5 llGHz的 工作帶寬(VSWR〈2)內(nèi)具有兩個阻帶，分別為3.41 4. 18GHz和5. 76 6. 59GHz (VSWR〉2)，阻帶的中心頻率分別為3. 8GHz和6. 18GHz。
參見圖3，是天線的實(shí)測方向圖，選取了三個頻點(diǎn)3.3GHz， 5.5GHz, 8. lGHz， E 面方向圖基本上呈蘋果狀，H面基本為圓形，可以看出天線在整個工作頻帶內(nèi)工作狀 態(tài)比較穩(wěn)定。
參見圖4，是實(shí)測的天線增益，可以看出，天線在阻帶內(nèi)增益很低，實(shí)現(xiàn)了濾除 其他頻帶干擾的目的。
綜上所述，本發(fā)明可以保持系統(tǒng)性能的穩(wěn)定，在不增加系統(tǒng)體積的情況下濾除 來自其他頻帶內(nèi)的干擾信號。
權(quán)利要求
1.一種基于非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)的雙阻帶超寬帶天線，該天線包括介質(zhì)板(1)和位于介質(zhì)板(1)兩面的金屬印刷天線，其特征是在介質(zhì)板(1)的正面設(shè)有微帶饋電端口(2)、微帶饋線(3)、微帶輻射單元(4)，微帶饋線(3)位于介質(zhì)板(1)的中軸線上，在微帶饋線(3)的上部連接有微帶輻射單元(4)，在微帶饋線(3)的下部為微帶饋電端口(2)；在介質(zhì)板(1)背面的下部設(shè)有接地單元(5)，接地單元(5)上刻蝕有非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)的雙阻帶超寬帶天線， 其特征是非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)(6)由在接地單元(5)上蝕刻出雙U型槽而 構(gòu)成，兩個U型槽相鄰的臂有交疊，且兩個U型槽的長度不同，具有相反的傾斜角 度。
全文摘要
基于非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)的雙阻帶超寬帶天線，用于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。該天線包括介質(zhì)板(1)和位于介質(zhì)板(1)兩面的金屬印刷天線；其中在介質(zhì)板(1)的正面設(shè)有微帶饋電端口(2)、微帶饋線(3)、微帶輻射單元(4)，微帶饋線(3)位于介質(zhì)板(1)的中軸線上，在微帶饋線(3)的上部連接有微帶輻射單元(4)，在微帶饋線(3)的下部為微帶饋電端口(2)；在介質(zhì)板(1)背面的下部設(shè)有接地單元(5)，接地單元(5)上刻蝕有非對稱雙U型缺陷地結(jié)構(gòu)(6)。本發(fā)明能夠有效覆蓋FCC的要求頻段，即3.1～10.6GHz，同時在頻帶內(nèi)能夠產(chǎn)生兩個阻帶。本發(fā)明具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、體積小的特點(diǎn)。
文檔編號H01Q13/08GK101640315SQ20091003478
公開日2010年2月3日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者徐金平, 月 袁 申請人:東南大學(xué)