專利名稱：一種帶寬為2.3-20.1GHz的超寬帶單極子天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單極子天線，一種帶寬為2. 3-20. IGHz的超寬帶單極子天線，具 有雙限波功能的小型化平面單極子天線。
背景技術(shù)：
隨著無線通訊需求的不斷增加，超寬帶(Ultra-WideBand，UffB)無線通訊技術(shù) 以其低功耗、高帶寬、低復(fù)雜度等優(yōu)點(diǎn)而倍受觀注，2002年美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC) 批準(zhǔn)將3. 1-10. 6GHz頻段作為超寬帶技術(shù)的應(yīng)用。然而這一頻段也覆蓋了全球微波 互聯(lián)接入(WIMAX) (3. 3-3. 7GHz)、C波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)(WLAN)窄帶系統(tǒng) (5. 15-5. 35GHz，5. 725-5. 825GHz)的工作頻段。為了抑制上述通信系統(tǒng)對(duì)UWB系統(tǒng)的干擾， 一種簡單有效的方法就是使超寬帶天線在這些頻段內(nèi)同時(shí)生成較大的反射，也就是雙限波 功能。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了解決以上問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種帶寬為2. 3-20. IGHz的超寬帶單極子天 線，滿足超寬帶(3. 1-10. 6GHz)的要求，并且設(shè)計(jì)雙限波功能來排除所述頻段對(duì)UWB系 統(tǒng)的干擾，雙線波頻段分別為3. 1-4. 4GHz (中心頻率3. 6GHz)和5. 1-5. 9GHz (中心頻率
5.6GHz)。技術(shù)方案一種帶寬為2. 3-20. IGHz的超寬帶單極子天線，其特征在于包括FR4介質(zhì)基板1、 對(duì)稱地板2、輻射貼片3、小C型槽4、大C型槽5和CPW饋線6 ；在FR4介質(zhì)基板1上設(shè)有一 層輻射體介質(zhì)，中間為半橢圓的輻射貼片3，輻射貼片3與CPW饋線6相連；FR4介質(zhì)基板1 的下端為兩塊對(duì)稱地板2，CPff饋線6由對(duì)兩塊稱地板2中間的間隙穿過；在輻射貼片3的 下半部分沿圓弧設(shè)有小C型槽和大C型槽，小C型槽的半徑小于大C型槽；所述的輻射貼片 3為半橢圓，上半部分為橢圓，中間部分為長方形，下半部分為半圓。所述的FR4介質(zhì)基板1尺寸為寬26mmX長34mmX高1. 5mm ；輻射體介質(zhì)高度 為1. 5mm ；半橢圓的輻射貼片3的尺寸為上半部分的長軸為14mm，短軸為IOmm ；中間部分 為長方形，長為14mm、寬為7mm ；下半部分為半徑等于7mm的半圓；CPW饋線6的尺寸為長
6.2mm、寬2mm ；對(duì)稱地板2的尺寸為長11. 6mmX寬5. 5mm ；對(duì)稱地板與饋線間的縫隙的為 0. 4mm ；輻射貼片的下半部分半圓與對(duì)稱地板上端的距離為0. 5mm ；小C型槽圓心距離整個(gè) 天線的中心垂直向下偏離3. 5mm，其寬度為0. 9mm，對(duì)稱于中心軸線的展開角度為238. 26 度；大C型槽圓心距離整個(gè)天線的中心垂直向下偏離3. 7mm，其寬度為0. 8mm，對(duì)稱于中心軸 線的展開角度為273. 9度。所述的輻射體介質(zhì)的介電常數(shù)為4. 4。所述的輻射貼片為銅覆層。
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有益效果本發(fā)明提出的帶寬為2.3-20. IGHz具有雙限波功能的超寬帶單極子天線，使 用FR4材料，設(shè)計(jì)了一種用于超寬帶系統(tǒng)的小型化平面單極天線，采用共面波導(dǎo)饋電、對(duì) 稱的地板，其輻射貼片采用半橢圓、矩形與橢圓形組合的結(jié)構(gòu)，使其在2. 3-20. IGHz的頻 帶內(nèi)駐波比<2，同時(shí)引入開環(huán)諧振結(jié)構(gòu)(兩個(gè)非同心的C型槽)實(shí)現(xiàn)頻帶抑制，使其在 3. 1-4. 4GHz和5. 1-5. 9GHz的頻帶內(nèi)駐波比> 2，完成了限波功能，避免干擾。本發(fā)明頻率覆蓋范圍2. 3-20. IGHz,總帶寬17. 8GHz，比一般超寬帶天線帶寬要 寬，采用共面波導(dǎo)饋電技術(shù)有利于展寬帶寬。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，價(jià)格低廉，能很好 的完成了雙限波功能，使得UWB系統(tǒng)免受所述頻段的干擾。


圖1:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)2:圖1的前側(cè)視3:圖1的左側(cè)視圖1-FR4介質(zhì)基板，2-對(duì)稱地板，3_輻射貼片，4-小C型槽，5_大C型槽，6-CPW饋 線.
一入 ，圖4 為開槽前和開槽后天線的仿真和實(shí)測(cè)反射系數(shù)的對(duì)比；圖5 為開槽前和開槽后天線駐波比的對(duì)比。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖、實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖，圖2為圖1的俯視圖，圖3為圖1的左側(cè)視圖。天線的輻 射體介質(zhì)是印制在FR4介質(zhì)基板1上的，介質(zhì)基板尺寸寬26mmX長34mmX高1. 5mm，介質(zhì) 的介電常數(shù)4. 4，介質(zhì)的高度1. 5mm。整個(gè)天線尺寸非常小，與一元硬幣大小相近似。天線的 輻射貼片3使用的材料為銅覆層，此銅覆層為非常薄的一層導(dǎo)電體，基本沒有厚度。輻射貼 片是半橢圓的，上半部分的長軸為14mm，短軸為IOmm;中間部分為長方形，長為14mm、寬為 7mm ；下半部分為半徑等于7mm的半圓。輻射貼片與長6. 2mmX寬2mm的CPW饋線6相連， 使天線具有較寬的帶寬。長11. 6mmX寬5. 5mm的對(duì)稱地板2與CPW饋線和介質(zhì)基板構(gòu)成的 CPW饋線對(duì)天線的輻射體進(jìn)行饋電，以此展寬天線的工作帶寬。地板側(cè)面與饋線間的縫隙的 大小為0. 4mm,天線輻射貼片3下半部分半圓與地板上部的距離為0. 5mm。小C型槽4的長度 決定的是高頻限波的位置，大C型槽5決定低頻限波的位置。小C型槽圓心距離整個(gè)天線的 中心垂直向下偏離3. 5mm，其寬度為0. 9mm，對(duì)稱于中心軸線的展開角度為238. 26度，；大C 型槽圓心距離整個(gè)天線的中心垂直向下偏離3. 7mm，其寬度為0. 8mm，對(duì)稱于中心軸線的展 開角度為273. 9度。從圖中可以看出大C型槽的長度比小C型槽的長度長，可得出結(jié)論槽的 長度越長，限波的位置就向低頻處偏移。大C型槽和小C型槽的存在引進(jìn)了諧振，在天線沒 開槽的基礎(chǔ)上引入此兩C型槽可以獲得限波功能，在具有比一般天線更寬的帶寬的同時(shí)， 很好的避免所述頻段對(duì)UWB系統(tǒng)的干擾。圖4為開槽前和開槽后天線的仿真和實(shí)測(cè)反射系 數(shù)的對(duì)比，從圖4可以看到除了 3. 1-4. 4GHz和5. 1-5. 9GHz以外，整個(gè)2. 3-20. IGHz處回波 損耗都是小于-IOdB的，這就表明成功完成限波功能，并且具有17. 8GHz的帶寬。圖5為開
4槽前和開槽后天線駐波比的對(duì)比，也可以看出可以看到除了 3. 1-4. 4GHz和5. 1-5. 9GHz以 外，整個(gè)2. 3-20. IGHz處的駐波比都是小于2的，再一次證明限波位置和帶寬達(dá)標(biāo)，成功排 除了全球微波互聯(lián)接入(WIMAX) (3. 3-3. 7GHz)、C波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)(WLAN) 窄帶系統(tǒng)(5. 15-5. 35GHz, 5. 725-5. 825GHz)對(duì) UffB 系統(tǒng)的干擾。
權(quán)利要求
一種帶寬為2.3 20.1GHz的超寬帶單極子天線，其特征在于包括FR4介質(zhì)基板(1)、對(duì)稱地板(2)、輻射貼片(3)、小C型槽(4)、大C型槽(5)和CPW饋線(6)；在FR4介質(zhì)基板(1)上設(shè)有一層輻射體介質(zhì)，中間為半橢圓的輻射貼片(3)，輻射貼片(3)與CPW饋線(6)相連；FR4介質(zhì)基板(1)的下端為兩塊對(duì)稱地板(2)，CPW饋線(6)由對(duì)兩塊稱地板(2)中間的間隙穿過；在輻射貼片(3)的下半部分沿圓弧設(shè)有小C型槽和大C型槽，小C型槽的半徑小于大C型槽；所述的輻射貼片(3)為半橢圓，上半部分為橢圓，中間部分為長方形，下半部分為半圓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶寬為2.3-20. IGHz的超寬帶單極子天線，其特征在于所 述的FR4介質(zhì)基板(1)尺寸為寬26mmX長34mmX高1. 5mm ；輻射體介質(zhì)高度為1. 5mm ；半 橢圓的輻射貼片(3)的尺寸為上半部分的長軸為14mm，短軸為IOmm ；中間部分為長方形， 長為14mm、寬為7mm ；下半部分為半徑等于7mm的半圓；CPW饋線(6)的尺寸為長6. 2mm、寬 2mm對(duì)稱地板⑵的尺寸為長11. 6mmX寬5. 5mm ；對(duì)稱地板與饋線間的縫隙的為0. 4mm ；福 射貼片的下半部分半圓與對(duì)稱地板上端的距離為0. 5mm ；小C型槽圓心距離整個(gè)天線的中 心垂直向下偏離3. 5mm，其寬度為0. 9mm，對(duì)稱于中心軸線的展開角度為238. 26度；大C型 槽圓心距離整個(gè)天線的中心垂直向下偏離3. 7mm，其寬度為0. 8mm，對(duì)稱于中心軸線的展開 角度為273. 9度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶寬為2.3-20. IGHz的超寬帶單極子天線，其特征在于 所述的輻射體介質(zhì)的介電常數(shù)為4. 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶寬為2.3-20. IGHz的超寬帶單極子天線，其特征在于 所述的輻射貼片為銅覆層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶寬為2.3-20.1GHz的超寬帶單極子天線，其特征在于在FR4介質(zhì)基板上設(shè)有一層輻射體介質(zhì)，中間為半橢圓的輻射貼片，輻射貼片與CPW饋線相連；FR4介質(zhì)基板的下端為兩塊對(duì)稱地板，CPW饋線由對(duì)兩塊稱地板中間的間隙穿過；在輻射貼片的下半部分沿圓弧設(shè)有小C型槽和大C型槽，小C型槽的半徑小于大C型槽。本發(fā)明頻率覆蓋范圍2.3-20.1GHz，總帶寬17.8GHz，比一般超寬帶天線帶寬要寬，采用共面波導(dǎo)饋電技術(shù)有利于展寬帶寬。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，價(jià)格低廉，能很好的完成了雙限波功能，使得UWB系統(tǒng)免受所述頻段的干擾。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK101976763SQ201010534698
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者劉國美, 郭陳江 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)