小型l-t枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線的制作方法
【專利摘要】小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，屬于超寬帶無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的超寬帶天線包括介質(zhì)基板、饋電線、接地板和金屬輻射單元；金屬輻射單元包括類對稱梯形單元、T形金屬枝節(jié)和L形金屬枝節(jié)；類對稱梯形單元由十個(gè)長方形金屬片從上到下依次連接排列組成，第五個(gè)長方形金屬片的長邊的兩端分別連接有L形金屬枝節(jié)，類對稱梯形單元上設(shè)有圓形通孔，圓形通孔內(nèi)設(shè)有T形金屬枝節(jié)，T形金屬枝節(jié)的豎端的端部與第九個(gè)長方形金屬片連接。該天線具有1.6-14.8Ghz的相對駐波比帶寬，在3.3-3.7GHz與5.0-5.9Ghz具有明顯地濾波作用，從而抑制了不同無線通信系統(tǒng)的互擾作用，且具有全頻段穩(wěn)定增益和全頻段全向輻射。
【專利說明】小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，屬于超寬帶無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶天線是指帶寬非常寬的天線，即天線的特性如輸入阻抗、效率、波瓣指向、波瓣寬度、副瓣電平、方向系數(shù)、增益、極化等在非常寬的范圍內(nèi)不超出給定的范圍所對應(yīng)的頻率范圍。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，超寬帶系統(tǒng)所覆蓋的頻段為3.lGhz-10.6GHz，而WiMax、WLAN通信系統(tǒng)的使用頻段范圍內(nèi)存在3.3Ghz-3.7Ghz與5.0Ghz-5.9Ghz頻段，并且IEEE802.1lb/g、RFID等系統(tǒng)提出了對2.4-2.484GHz頻段的使用需求，這就造成了在需要超寬帶與IEEE802.llb/g、RFID雙系統(tǒng)同時(shí)使用時(shí)，WiMax、WLAN通信系統(tǒng)與雙系統(tǒng)相互干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中超寬帶系統(tǒng)與IEEE802.llb/g、RFID等系統(tǒng)同時(shí)使用時(shí)，與WiMax、WLAN通信系統(tǒng)相互干擾的技術(shù)問題，提供一種小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線。
[0005]本發(fā)明的小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，包括介質(zhì)基板；設(shè)定在所述介質(zhì)基板上表面并用于接收電磁波的饋電線；設(shè)定在所述介質(zhì)基板上表面并用于輻射電磁波的金屬輻射單元；固定在所述介質(zhì)基板上表面且對稱設(shè)定在饋電線兩側(cè)的接地板；所述饋電線和金屬輻射單元均相對于介質(zhì)基板的中軸線對稱；所述金屬輻射單元包括類對稱梯形單元、T形金屬枝節(jié)和L形金屬枝節(jié)；
[0006]所述類對稱梯形單元由十個(gè)長方形金屬片從上到下依次連接排列組成，所述十個(gè)長方形金屬片從上至下，長分別為6mm, 12謹(jǐn)，1 7mm, 22謹(jǐn)，24謹(jǐn)，22謹(jǐn)，1 7mm, 12謹(jǐn)，9謹(jǐn)，6謹(jǐn)，寬分別為1.5臟，2臟，2臟，2臟，2臟，2臟，2臟，2臟，2.5臟，2mm ;所述第五個(gè)長方形金屬片的長邊的兩端分別連接有L形金屬枝節(jié)，所述L形金屬枝節(jié)為倒L形金屬片，L形金屬枝節(jié)的橫端與豎端邊長相等，橫端邊長為7mm，L形金屬枝節(jié)的橫端與豎端的寬度均為0.5mm, L形金屬枝節(jié)的豎端的端部與第五個(gè)長方形金屬片的長邊連接，L形金屬枝節(jié)的豎端的外側(cè)邊與第五個(gè)長方形金屬片的寬邊對齊；所述類對稱梯形單元內(nèi)設(shè)有圓形通孔，圓形通孔的圓心距離第九個(gè)長方形金屬片的上底邊的垂直距離為3mm，圓形通孔的半徑為4.5mm ;所述圓形通孔內(nèi)設(shè)有T形金屬枝節(jié),T形金屬枝節(jié)為T形金屬片,T形金屬枝節(jié)的橫端長6mm,豎端長2mm, T形金屬枝節(jié)的橫端與豎端的寬度均為0.5mm, T形金屬枝節(jié)的豎端的端部與第九個(gè)長方形金屬片連接；所述饋電線為長方形金屬片，所述接地板為兩個(gè)長方形金屬片，饋電線的一條寬邊與第十個(gè)長方形金屬片的長邊連接，饋電線的另一條寬邊與接地板的寬邊在同一條直線上，接地板的長邊與饋電線的長邊平行，接地板在靠近饋電線和金屬輻射單元交接處設(shè)有直角開口。[0007]進(jìn)一步的，所述饋電線的長邊為11.5mm，寬邊為2.8mm。
[0008]進(jìn)一步的，所述接地板為兩個(gè)長邊均為11.5mm，寬邊均為11.2mm的長方形金屬片。
[0009]進(jìn)一步的，所述接地板的兩個(gè)直角開口的長均為2.2mm，寬均為1.5mm，兩個(gè)直角開口的長邊與接地板的寬邊平行。
[0010]進(jìn)一步的，所述金屬片均為銅片。
[0011]本發(fā)明的工作原理:本發(fā)明所設(shè)計(jì)天線為小型平面超寬帶微帶天線，天線采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行饋電，電磁波沿金屬饋電線與對稱結(jié)構(gòu)金屬接地板之間前向傳播，由于采用類對稱階梯形金屬輻射單元，相當(dāng)于將不同長寬比的微帶金屬貼片串聯(lián)到一起，不同長寬比的金屬貼片對應(yīng)不同的諧振頻率，通過不同的諧振頻率點(diǎn)相互連接，實(shí)現(xiàn)了天線駐波比帶寬的有效擴(kuò)展，因此可以對不同頻段的電磁波產(chǎn)生諧振效果，從而實(shí)現(xiàn)了微帶天線駐波比帶寬的有效展寬，當(dāng)5.6GHz頻率附近的電磁波通過金屬輻射體內(nèi)部T形金屬枝節(jié)時(shí)，被抑制在了 T形金屬枝節(jié)周圍，使得天線在這個(gè)頻段的諧振結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)駐波狀態(tài)，改變天線的表面電流，從而有效地抑制了對應(yīng)頻段電磁波的向外輻射，實(shí)現(xiàn)了天線對這兩個(gè)頻段電磁波的濾波作用，同樣的原理，當(dāng)3.6GHz頻率附近電磁波通過對稱L形金屬枝節(jié)時(shí)，也被束縛在了兩個(gè)L形金屬枝節(jié)上，無法產(chǎn)生有效地輻射效果，從而實(shí)現(xiàn)了對這一頻段電磁波的帶阻作用。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013](I)本發(fā)明在采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)饋電，實(shí)現(xiàn)了天線的小型化和平面化的同時(shí)，將金屬輻射單元設(shè)計(jì)成了類對稱階梯形結(jié)構(gòu)，有效展寬了天線駐波比帶寬，實(shí)現(xiàn)了
1.6GHZ-14.8Ghz的相對駐波比帶寬；
[0014](2)本發(fā)明在保證微帶天線駐波比帶寬不縮減的前提下，采用圓內(nèi)T形及對稱L形金屬枝節(jié)，在3.3GHz-3.7GHz與5.0GHz-5.9Ghz兩個(gè)頻段有效地實(shí)現(xiàn)了天線結(jié)構(gòu)上的陷波功能，使得天線對這兩個(gè)頻段的電磁波具有明顯地濾波作用，從而抑制了不同無線通信系統(tǒng)的互擾作用；
[0015](3)本發(fā)明的超寬帶天線能夠獲得全頻段穩(wěn)定增益和全頻段全向輻射。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線的駐波比參數(shù)圖；
[0019]圖4為本發(fā)明小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線在4GHz增益方向圖；
[0020]圖5為本發(fā)明小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線在5GHz增益方向圖；
[0021]圖6為本發(fā)明小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線在8GHz增益方向圖；
[0022]圖7為本發(fā)明小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線的峰值增益圖；
[0023]圖中，1、介質(zhì)基板，2、饋電線，3、接地板，4、金屬輻射單元。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0025]如圖1和2所示，本發(fā)明的小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，包括介質(zhì)基板1、饋電線2、接地板3和金屬輻射單元4。其中，饋電線2、接地板3和金屬輻射單元4設(shè)定在介質(zhì)基板I的上表面，且饋電線2和金屬輻射單元4均相對于介質(zhì)基板I的中軸線對稱，接地板3對稱設(shè)置在饋電線2的兩側(cè)。饋電線2用于接收電磁波，接地板3與饋電線2形成共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使電磁波沿著兩者之間縫隙傳播，起到前向?qū)须姶挪ǖ淖饔茫饘佥椛鋯卧?用于輻射電磁波。金屬輻射單元4包括類對稱梯形單元、T形金屬枝節(jié)和L形金屬枝節(jié)，類對稱梯形單元由十個(gè)長方形金屬片從上到下依次連接排列組成，十個(gè)長方形金屬片從上至下，長分另1J為 6mm, 12mm, 1 7mm, 22mm, 24mm, 22mm, 1 7mm, 12mm, 9mm, 6mm,寬分另Ij為 1.5mm, 2mm,2mm, 2mm, 2mm, 2mm, 2mm, 2mm, 2.5mm, 2mm ;第五個(gè)長方形金屬片的上底邊的兩端分別連接有L形金屬枝節(jié)，L形金屬枝節(jié)為倒L形金屬片,L形金屬枝節(jié)的橫端與豎端邊長相等,橫端邊長為7mm,橫端和豎端寬度均為0.5mm, L形金屬枝節(jié)的豎端的端部與第五個(gè)長方形金屬片的上底邊連接，L形金屬枝節(jié)的豎端的外側(cè)邊與第五個(gè)長方形金屬片的寬邊對齊；類對稱梯形單元上設(shè)有圓形通孔，圓形通孔的圓心距離第九個(gè)長方形的上底邊的垂直距離為3mm，圓形通孔的半徑為4.5_;圓形通孔內(nèi)設(shè)有T形金屬枝節(jié)，T形金屬枝節(jié)為T形金屬片，橫端長6mm,豎端長2mm,橫端和豎端寬度均為0.5mm, T形金屬枝節(jié)的豎端的端部與第九個(gè)長方形金屬片連接；饋電線2為長方形金屬片，寬度為2.8mm,長度為11.5mm,饋電線2的長邊兩側(cè)分別設(shè)置接地板3，接地板3為兩個(gè)長方形金屬片，長邊均為11.5_，寬邊均為11.2_，饋電線2的長邊與接地板3的長邊平行，相鄰的饋電線2和接地板3的平行長邊的垂直間距為0.4_，饋電線2的一條寬邊與類對稱梯形單元的第十個(gè)長方形金屬片的長邊連接，饋電線2的另一條寬邊與接地板3的長邊在一條直線上；接地板3在靠近饋電線2和金屬輻射單元4交接處設(shè)有直角開口，兩個(gè)直角開口的長均為2.2mm,寬均為1.5mm，直角開口的長邊與接地板3的寬邊平行。
[0026]本實(shí)施方式中，饋電線2、十個(gè)長方形金屬片、兩個(gè)L形金屬枝節(jié)和T形金屬枝節(jié)一體化成型。
[0027]本實(shí)施方式中，介質(zhì)基板I選用為FR-4，介電常數(shù)為4.4，損耗角正切為0.01，厚度為Imm,天線總長32mm,總寬26mm ;所提及金屬片均為銅片。本實(shí)施方式天線采用熱轉(zhuǎn)印法制備:將測試過介電常數(shù)的介質(zhì)基板I表面的銅層進(jìn)行打磨剖光處理，印制上天線的結(jié)構(gòu)模型，游標(biāo)卡尺確定天線尺寸，根據(jù)尺寸裁剪介質(zhì)基板1，將印制好的天線放入腐蝕液中，經(jīng)過5分鐘左右振動(dòng)腐蝕，將天線表面不必要的銅層去，即完成了小型平面超寬帶天線的制備。
[0028]對制備好的天線的性能進(jìn)行檢測，測試結(jié)果如圖3-7所示。
[0029]圖3為天線的駐波比參數(shù)圖，當(dāng)駐波比參數(shù)小于2時(shí)，說明天線駐波量小，具有良好的輻射特性，而駐波比大于2時(shí)，說明經(jīng)過天線輻射的電磁波無法有效地產(chǎn)生向外輻射特性，因此從圖3可以看出，天線可以有效地覆蓋RFID系統(tǒng)和超寬帶通信系統(tǒng)所規(guī)定的帶寬范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對WiMax、WLAN等所應(yīng)用的3.3Ghz_3.7Ghz與5.0Ghz-5.9Ghz兩個(gè)頻段的其他通信系統(tǒng)的濾波特性。
[0030]圖4-6分別為天線在4GHz、6GHz和8GHz的增益方向圖，從圖中可以看出，天線在超寬帶系統(tǒng)所應(yīng)用的頻帶范圍內(nèi)的主要頻點(diǎn)的主極化方向圖接近于圓形，說明天線具有全向輻射的特性。
[0031]圖7為天線在2GHz-llGHz的峰值增益圖，從圖中可以看出，天線在非帶阻頻段范圍內(nèi)具有2dB左右的穩(wěn)定增益，而在3.3Ghz-3.7Ghz與5.0Ghz-5.9Ghz兩個(gè)頻段，峰值增益出現(xiàn)明顯的下降，說明天線在這兩個(gè)頻段增益很低，不能起到向外輻射效果，從而實(shí)現(xiàn)了對這兩個(gè)頻段信號的帶阻功能。
[0032]顯然，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于所述【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，包括: 介質(zhì)基板⑴； 設(shè)定在所述介質(zhì)基板(I)上表面并用于接收電磁波的饋電線(2); 設(shè)定在所述介質(zhì)基板(I)上表面并用于輻射電磁波的金屬輻射單元(4)； 固定在所述介質(zhì)基板(I)上表面且對稱設(shè)定在饋電線(2)兩側(cè)的接地板(3)； 其特征在于， 所述饋電線(2)和金屬輻射單元(4)均相對于介質(zhì)基板(I)的中軸線對稱； 所述金屬輻射單元(4)包括類對稱梯形單元、T形金屬枝節(jié)和L形金屬枝節(jié)； 所述類對稱梯形單元由十個(gè)長方形金屬片從上到下依次連接排列組成，所述十個(gè)長方形金屬片從上至下，長分別為6臟，12臟，1 7mm’ 22臟，24臟，22臟，1 7mm’ 12臟，9臟，6臟，寬分另Ij為 1.5mm, 2mm, 2mm, 2mm, 2mm, 2mm, 2mm, 2mm, 2.5mm, 2mm ； 所述第五個(gè)長方形金屬片的長邊的兩端分別連接有L形金屬枝節(jié)，所述L形金屬枝節(jié)為倒L形金屬片,L形金屬枝節(jié)的橫端與豎端邊長相等,橫端邊長為7mm, L形金屬枝節(jié)的橫端與豎端的寬度均為0.5mm, L形金屬枝節(jié)的豎端的端部與第五個(gè)長方形金屬片的長邊連接，L形金屬枝節(jié)的豎端的外側(cè)邊與第五個(gè)長方形金屬片的寬邊對齊； 所述類對稱梯形單元內(nèi)設(shè)有圓形通孔，圓形通孔的圓心距離第九個(gè)長方形金屬片的上底邊的垂直距離為3mm,圓形通孔的半徑為4.5mm ； 所述圓形通孔內(nèi)設(shè)有T形金屬枝節(jié)，T形金屬枝節(jié)為T形金屬片，T形金屬枝節(jié)的橫端長6mm,豎端長2mm, T形金屬枝節(jié)的橫端與豎端的寬度均為0.5mm, T形金屬枝節(jié)的豎端的端部與第九個(gè)長方形金屬片連接； 所述饋電線(2)為長方形金屬片，所述接地板(3)為兩個(gè)長方形金屬片，饋電線(2)的一條寬邊與第十個(gè)長方形金屬片的長邊連接，饋電線(2)的另一條寬邊與接地板(3)的寬邊在同一條直線上，接地板(3)的長邊與饋電線(2)的長邊平行，接地板(3)在靠近饋電線(2)和金屬輻射單元(4)交接處設(shè)有直角開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，其特征在于，所述饋電線⑵的長邊為11.5mm,寬邊為2.8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，其特征在于，所述接地板(3)為兩個(gè)長邊均為11.5mm,寬邊均為11.2mm的長方形金屬片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，其特征在于，所述接地板(3)的兩個(gè)直角開口的長均為2.2mm，寬均為1.5mm，兩個(gè)直角開口的長邊與接地板(3)的寬邊平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型L-T枝節(jié)雙帶阻平面超寬帶天線，其特征在于，所述金屬片均為銅片。
【文檔編號】H01Q5/00GK103943953SQ201410115028
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】湯洋, 高勁松, 陳新 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所