本發(fā)明屬于移動(dòng)通信系統(tǒng)和無(wú)線通信領(lǐng)域，具體涉及一種小型三陷波超寬帶天線。
背景技術(shù)：
：自從2002年美國(guó)通信委員會(huì)(US-FCC)將3.1～10.6GHz的頻帶劃分為超寬帶(UWB)商業(yè)用途后，超寬帶系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越具有吸引力，許多新涌現(xiàn)出的超短波通信系統(tǒng)都工作在此頻段內(nèi)。由于超寬帶系統(tǒng)工作頻帶極寬，與其它窄帶系統(tǒng)往往存在頻譜重疊，如3.3～3.6GHz的無(wú)線城域網(wǎng)(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess,WiMAX)頻段和5.1～5.9GHz的無(wú)線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)。為了降低不同通信系統(tǒng)間的相互干擾，具有頻帶阻隔特性的陷波超寬帶天線設(shè)計(jì)成為研究熱點(diǎn)。陷波超寬帶天線最初由美國(guó)Schantz等人于2003年提出，可以通過(guò)引入寄生單元、分形結(jié)構(gòu)、調(diào)諧枝節(jié)、開(kāi)槽等方式實(shí)現(xiàn)。這些方式中，開(kāi)槽結(jié)構(gòu)由于其實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，且對(duì)工作頻帶內(nèi)的阻抗匹配影響較小，因而獲得廣泛應(yīng)用。開(kāi)槽形狀各異，如直線形槽、V形槽、U形槽等，但它們的共同原理都是通過(guò)改變天線表面電流的分布，從而達(dá)到頻率阻隔的效果。例如Ye.等人提出的超寬帶縫隙天線(參考文獻(xiàn)：YeLiang-huaandChuQing-xin.Improvednotch-bandslotUWBantennawithsmallsize[J].ActaElectronicaSinica,2010,38(12):2862-2867.)中通過(guò)在輻射貼片上開(kāi)C形槽，同時(shí)在接地板上開(kāi)細(xì)長(zhǎng)縫隙以形成陷波結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的帶寬比較寬，陷波特性良好；Badamchi等人提出的可重構(gòu)超寬帶帶天線，該天線在微帶饋電線和輻射貼片開(kāi)槽，同時(shí)輻射貼片上的回形槽由兩個(gè)二極管連通并通過(guò)控制兩個(gè)二極管的狀態(tài)使天線實(shí)現(xiàn)單陷波與雙陷波的切換。現(xiàn)有的多陷波天線存在體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且不能同時(shí)屏蔽多個(gè)窄帶系統(tǒng)的影響等缺點(diǎn)，無(wú)法適應(yīng)通信應(yīng)用設(shè)備輕薄化、多功能一體化的趨勢(shì)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種三陷波超寬帶天線，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化天線結(jié)構(gòu)，降低尺寸和成本，改善阻抗帶寬的寬度，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)3.5GHzWiMAX、5.2/5.8GWLAN等窄帶信號(hào)的陷波特性。該天線具有小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作等特點(diǎn)。通過(guò)在輻射貼片單元上進(jìn)行組合開(kāi)槽與小矩形地板相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)單個(gè)天線的三陷波超寬帶特性。一種小型三陷波超寬帶天線，其特征在于，包括介質(zhì)基板1、微帶饋線2、矩形輻射貼片3及矩形接地板4；所述微帶饋線2與矩形輻射貼片3設(shè)置在介質(zhì)基板1正面，矩形輻射貼片與微帶饋線相連，且矩形輻射貼片設(shè)置在微帶饋線上方，其中，微帶饋線呈矩形，矩形輻射貼片為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；矩形輻射貼片兩側(cè)對(duì)稱開(kāi)設(shè)有兩個(gè)倒T形槽，位于倒T形槽上開(kāi)設(shè)有梳狀槽，梳狀槽下方依次開(kāi)設(shè)有倒C形槽和兩個(gè)對(duì)稱的矩形槽，且梳狀槽中部還保留有兩塊正方形貼片；所述矩形接地板4設(shè)置在介質(zhì)基板背面底部，矩形接地板水平方向?qū)挾扰c介質(zhì)基板寬度相同；所述矩形接地板豎直方向?qū)挾容^窄。所述微帶輻射單元通過(guò)微帶饋線2進(jìn)行饋電；所述微帶饋線2的長(zhǎng)度為6mm，寬度為2mm；所述矩形輻射貼片3為正方形，且邊長(zhǎng)為9mm；所述倒T形槽包括豎槽“|”和橫槽“_”，其中豎槽“|”的長(zhǎng)為6.43-6.57mm，寬為0.4-0.6mm；橫槽“_”的長(zhǎng)為2.87-3.12mm，寬為0.5mm；所述梳狀槽7包括五個(gè)豎槽“|”和一個(gè)橫槽“_”，其中橫槽“_”的長(zhǎng)為8mm，寬為0.5mm；五個(gè)豎槽“|”的長(zhǎng)從左到右依次為6.45-6.53mm、6.42-6.51mm、2.5mm、6.42-6.51mm、6.45-6.53mm，寬從左到右依次為0.5mm、0.5mm、3mm、0.5mm、0.5mm；所述C形槽8包括兩個(gè)豎槽“|”和一個(gè)橫槽“_”，其中兩個(gè)豎槽“|”的長(zhǎng)和寬均為0.5mm；橫槽“_”的長(zhǎng)為2mm，寬為0.5mm；所述矩形槽的長(zhǎng)為1.48-1.52mm，寬為0.5mm；所述正方形貼片的邊長(zhǎng)為0.47-0.52mm；所述介質(zhì)基板1背面底端的矩形接地板4長(zhǎng)度為1.5mm，寬度為10mm。所述介質(zhì)基板1為FR4環(huán)氧樹(shù)脂材質(zhì)，介質(zhì)基板厚度為1.5mm。通過(guò)設(shè)計(jì)微帶輻射單元結(jié)構(gòu)并與窄矩形地板相結(jié)合的方式，該小型三陷波段超寬帶天線可實(shí)現(xiàn)2.2-14.6GHz的阻抗帶寬，且可實(shí)現(xiàn)各自獨(dú)立、互不耦合的的陷波特性。有益效果本發(fā)明公開(kāi)了一種小型三陷波超寬帶天線，包括介質(zhì)基板1、微帶饋線2、矩形輻射貼片3及矩形接地板4；所述微帶饋線2和矩形輻射貼片3設(shè)置在介質(zhì)基板1上，其中微帶饋線呈矩形，矩形輻射貼片采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)陷波特性；在矩形輻射貼片部分設(shè)計(jì)兩個(gè)倒T型槽結(jié)構(gòu)5和6實(shí)現(xiàn)了5.2/5.8GHz陷波，一個(gè)梳狀槽7實(shí)現(xiàn)了3.5GHz陷波，然后開(kāi)一個(gè)C形槽8、兩個(gè)矩形槽9和10并保留梳狀槽中部?jī)蓚€(gè)正方形貼片11和12將5.2GHz和5.8GHz兩個(gè)特定陷波各自分離實(shí)現(xiàn)；組合輻射貼片結(jié)構(gòu)和較窄的矩形地板4實(shí)現(xiàn)了從2.2-14.6GHz范圍內(nèi)的極寬的阻抗帶寬。這樣的組合設(shè)計(jì)能夠滿足超寬帶的通信應(yīng)用需求，且能有效抑制來(lái)自3.5GHzWiMAX、5.2/5.8GHzWLAN等窄帶通信系統(tǒng)的干擾信號(hào)。由于采用印刷天線的結(jié)構(gòu)，天線體積得到大幅度的減小。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的陷波超寬帶天線，本發(fā)明具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、陷波特性好、阻抗帶寬寬的特點(diǎn)。與同類設(shè)計(jì)對(duì)比，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)大多只能實(shí)現(xiàn)單或雙陷波應(yīng)用且體積偏大。要想在狹小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)天線的超寬帶和三陷波特性是非常困難的，這是因?yàn)橐环矫嬉驗(yàn)橄輲У目刂剖苤朴诳臻g，另一方面各相鄰陷帶間容易發(fā)生相互耦合。本發(fā)明通過(guò)在矩形輻射貼片上對(duì)稱開(kāi)設(shè)各種貼片槽，且巧妙將各個(gè)貼片槽分布在矩形輻射貼片上，成功實(shí)現(xiàn)了3.28～3.84GHz、5.08～5.32GHz、5.52～5.88GHz三個(gè)陷波，能夠同時(shí)屏蔽來(lái)自3.5GHzWiMAX、5.2/5.8GHzWLAN等窄帶通信系統(tǒng)的干擾信號(hào)；并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、陷波特性好、阻抗帶寬寬，因此大大增加了其適用范圍。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明所述天線結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為天線側(cè)視圖，(b)為天線正面圖，(c)為天線反面圖，(d)為天線開(kāi)槽示意圖；圖2是實(shí)施例小型三陷波超寬帶天線的S11曲線圖；圖3是實(shí)施例小型三陷波超寬帶天線矩形輻射貼片各種結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的S11曲線圖，其中，(a)為矩形輻射貼片未開(kāi)槽時(shí)對(duì)應(yīng)的S11曲線圖，(b)為輻射貼片開(kāi)兩個(gè)倒T形槽時(shí)對(duì)應(yīng)的S11曲線圖，(c)為兩個(gè)倒T形槽、一個(gè)梳狀槽結(jié)合時(shí)對(duì)應(yīng)的S11曲線圖，(d)為兩個(gè)倒T形槽、一個(gè)梳狀槽、一個(gè)C形槽、兩個(gè)矩形槽以及兩個(gè)正方形方形貼片組合所對(duì)應(yīng)的S11曲線圖；圖4是實(shí)施例小型三陷波超寬帶天線天線對(duì)應(yīng)的電流分布圖；圖5是實(shí)施例小型三陷波超寬帶天線的增益曲線圖；圖6是實(shí)施例S11隨兩個(gè)倒T形槽豎槽寬度w7變化的曲線圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，一種小型三陷波超寬帶天線，包括介質(zhì)基板1、微帶饋線2、矩形輻射貼片3及矩形接地板4；所述微帶饋線2與矩形輻射貼片3設(shè)置在介質(zhì)基板1正面，矩形輻射貼片與微帶饋線相連，且矩形輻射貼片設(shè)置在微帶饋線上方，其中，微帶饋線呈矩形，矩形輻射貼片為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；矩形輻射貼片兩側(cè)對(duì)稱開(kāi)設(shè)有兩個(gè)倒T形槽，分別為第一倒T形槽5和第二倒T形槽6，位于倒T形槽上開(kāi)設(shè)有梳狀槽，梳狀槽下方依次開(kāi)設(shè)有倒C形槽和兩個(gè)對(duì)稱的矩形槽，分別為第一矩形槽9和第二矩形槽10，且梳狀槽中部還保留有兩塊正方形貼片，分別為第一正方形貼片11和第二正方形貼片12；所述矩形接地板4設(shè)置在介質(zhì)基板背面底部，矩形接地板水平方向?qū)挾扰c介質(zhì)基板寬度相同；所述矩形接地板豎直方向?qū)挾容^窄。所述微帶輻射單元通過(guò)微帶饋線2進(jìn)行饋電；實(shí)施例：天線結(jié)構(gòu)如圖1所示，對(duì)應(yīng)參數(shù)標(biāo)于其上，天線印制在尺寸為16×10×1.5mm3的介質(zhì)基板上1上，即FR4基板上。介質(zhì)基板1的正面是矩形微帶饋線2和矩形輻射貼片3。基板背面的矩形接地板4豎直方向?qū)挾容^窄。具體參數(shù)列表見(jiàn)表1：表1天線參數(shù)明細(xì)參數(shù)ll1l2l3l4l5l6l7l8l9l10l11尺寸(mm)16960.50.57641.51.53.51.5參數(shù)ww1w2w3w4w5w6w7w8w9w10w11尺寸(mm)109231.50.51.50.50.50.510.5圖2是實(shí)施例小型三陷波超寬帶天線的回波損耗曲線圖，從圖中可以看出，天線在3.1-10.6GHz頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了超寬帶工作特性；且實(shí)現(xiàn)了3.28～3.84GHz，5.08～5.32GHz，5.52～5.88GHz三個(gè)頻段的陷波功能，能夠同時(shí)屏蔽來(lái)自WiMAX(3.3-3.7GHz)、WLAN(5.15-5.825GHz)等窄帶通信系統(tǒng)的干擾信號(hào)。圖3是實(shí)施例小型三陷波超寬帶天線矩形輻射貼片各種結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的S11曲線圖，從圖中可以看出，在矩形輻射貼片部分利用兩個(gè)倒T型槽結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了5.2/5.8GHz陷波，如圖3(b)所示；利用兩個(gè)倒T型槽、一個(gè)梳狀槽實(shí)現(xiàn)了3.5GHz陷波，如圖3(c)所示；利用一個(gè)C形槽、兩個(gè)矩形槽以及梳狀槽中部?jī)蓚€(gè)正方形貼片將5.2GHz和5.8GHz兩個(gè)特定陷波各自分離實(shí)現(xiàn)，如圖3(d)所示?？傊?，通過(guò)設(shè)計(jì)矩形輻射貼片結(jié)構(gòu)并與窄矩形接地板結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)各自獨(dú)立、互不耦合的三陷波特性。圖4是實(shí)施例小型小型三陷波超寬帶天線對(duì)應(yīng)的電流分布圖，其中，箭頭表示電流的流向，其粗細(xì)和疏密程度表示電流的強(qiáng)弱。激勵(lì)電流產(chǎn)生天線的陷波，電流主要集中在某個(gè)范圍時(shí)，表明是該部分的結(jié)構(gòu)引起的激勵(lì)電流。圖4中，對(duì)應(yīng)各陷波的激勵(lì)電流分別由不同的結(jié)構(gòu)引起。從圖中可以看出，在3.5/5.2/5.8GHz三個(gè)不同陷波，產(chǎn)生各自陷波的激勵(lì)電流主要分布在不同的矩形輻射貼片結(jié)構(gòu)中，這說(shuō)明本發(fā)明通過(guò)矩形輻射貼片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與矩形地板相結(jié)合的方式可以實(shí)現(xiàn)各自分離、互不耦合的三陷波特性。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)天線實(shí)現(xiàn)3.5GHz陷波時(shí)，如圖4(a)所示，電流主要分布在梳狀槽附近；當(dāng)天線實(shí)現(xiàn)5.2GHz/5.8GHz陷波時(shí)，如圖4(b)和4(c)所示，電流主要分布在兩個(gè)倒T形槽附近。圖5是實(shí)施例小型三陷波超寬帶天線的增益曲線圖，從圖中可以看出，天線在通帶內(nèi)增益保持在2～5dB上下，而在阻帶內(nèi)增益則下降至-8dB以下。這說(shuō)明天線在通帶內(nèi)能夠正常工作，而在阻帶內(nèi)由于增益不足無(wú)法正常工作。圖6是實(shí)施例小型三陷波超寬帶天線主要參數(shù)掃描分析。從圖中可以看出，當(dāng)兩個(gè)倒T形槽豎槽的寬度w7取值范圍為0.4-0.6mm時(shí)，天線能夠?qū)崿F(xiàn)3.5/5.2/5.8GHz三個(gè)不同陷波特性。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的陷波超寬帶天線，本發(fā)明具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、陷波特性好、阻抗帶寬寬的特點(diǎn)。與同類設(shè)計(jì)的對(duì)比參見(jiàn)表2。值得說(shuō)明的是，本發(fā)明天線由簡(jiǎn)單規(guī)則形狀組成且易于制作，現(xiàn)有文獻(xiàn)中的天線很多采用復(fù)雜非規(guī)則形狀(如環(huán)形、橢圓形、螺旋形等)的貼片以及寄生枝節(jié)，或在貼片和地板上開(kāi)多個(gè)復(fù)雜非規(guī)則形狀的槽，這使得天線整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜且制作難度加大。此外，部分天線設(shè)計(jì)的陷帶完全屏蔽5-6GHz信號(hào)，使得在5.35-5.725GHz頻段內(nèi)的任何有用信息都會(huì)丟失，這會(huì)導(dǎo)致UWB接收信號(hào)質(zhì)量的下降。表2本發(fā)明具有良好的阻抗帶寬和陷波特性，特別強(qiáng)調(diào)的是，在如此小的體積上完整實(shí)現(xiàn)三陷波設(shè)計(jì)是非常困難的，本發(fā)明成功實(shí)現(xiàn)并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、各陷波頻段覆蓋完整且相互耦合小，因此大大增加了其適用范圍，且比較容易和射頻前端微波集成電路集成。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。參考文獻(xiàn)：[1]Y.Li,W.Shao,Y.Long,etal.AnimprovedPSOalgorithmanditsapplicationtoUWBantennadesign.IEEEAntennasWirel.Propag.Lett.,vol.12,pp.1236-1239,2013.[2]P.Gao,L.Xiong,J.Dai,etal.Compactprintedwide-slotUWBantennawith3.5/5.5-GHzdualband-notchedcharacteristics.IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,vol.12,pp.983-986,2013.[3]G.Srivastava1,A.Mohan.AplanarUWBmonopoleantennawithdualbandnotchedfunction.MicrowaveandOpticalTechnologyLetters,2015,vol.57,no.1,pp.99-104.[4]W.T.Li,X.W.Shi,Y.Q.Hei.NovelPlanarUWBmonopoleantennawithtripleband-notchedcharacteristic.IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,vol.8,pp.1094-1098,2009.[5]M.Sarkar,S.Dwari,Printedmonopoleantennaforultra-widebandapplicationwithtunabletripleband-notchedcharacteristics.WirelessPersonalCommunications,vol.84,no.4,pp.2943-2954,2015.[6]X.-J.Liao,H.-C.Yang,N.Han,Y.Li.ApertureUWBantennawithtripleband-notchedcharacteristic.ElectronicsLetters,vol.47,no.2,pp.77-79,2011.[7]J.Xu,G.Wang.AcompactprintedUWBantennawithtripleband-notchedcharacteristics.MicrowaveandOpticalTechnologyLetters,vol.54,no.9,pp.2146-2150,2012。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3