[发明专利]具有陷波特性的小型超宽带天线

说明书

技术领域

本发明属于天线领域，特别是一种具有陷波特性的小型超宽带天线，应用于超宽带无线通信系统。

背景技术

超宽带UWB技术是一种新型的无线通信技术，具有传输速率高、功耗低、系统结构简单等特点，符合高速通信发展的需求，从而得到广泛的应用。作为超宽带通信系统的关键部件，超宽带天线的特性将直接影响系统的传输性能，对其的研究设计具有重要意义。2002年美国联邦通信委员会FCC批准将3.1-10.6GHz作为超宽带系统的工作频段，其中不可避免的存在一些窄带干扰信号，比如频段位于5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz的无线局域网WLAN。为了避免这些频段信号的干扰，就需要设计具有陷波特性的超宽带天线。同时，由于现有的消费电子类设备，特别是便携式无线通信设备，都具有很小的体积和很高的集成度，超宽带天线的小型化设计也成为国内外研究的焦点之一。

为了抑制超宽带系统与窄带系统之间的潜在干扰，通常需要在超宽带系统内引入带阻滤波器，但这无疑将增大系统的体积、复杂度以及成本。另一种简单有效的方法是在超宽带天线中引入陷波结构，包括在天线的辐射单元或地板上刻蚀不同形状的缝隙，或者在天线结构中引入寄生枝节等。例如专利申请号为201020271241.7，专利名称为《一种具有滤除干扰信号功能的超宽带天线》的中国专利，就提出了一种具有单个陷波特性的超宽带天线，该天线的辐射单元为一微带馈电的扇形单极子，由此单极子产生超宽带特性，天线覆盖频段为3GHz-10.6GHz，同时在扇形单极子上开了一个U型缝隙，该缝隙在4.85-5.95GHz频段形成陷波，但此发明仅仅滤除了WLAN一个频段信号的干扰。又如专利申请号为201020531935.X，专利名称为《带有陷波特性的超宽带天线》的中国专利，又提出了一种具有双陷波特性的超宽带天线，该天线由微带馈电的矩形辐射单元及共面波导接地面构成，通过在辐射单元和地板上分别刻蚀双U型槽及矩形槽形成了3.8GHz-6GHz、7.5GHz-9GHz两个陷波波段，但此发明中陷波频段带宽过宽，远超出了干扰信号的频段范围，这无疑造成了超宽带天线本身工作频段的缩减。再如文献″Planar Ultrawideband Antennas With Multiple Notched Bands Based on Etched Slots on the Patch and/or Split Ring Resonators on the Feed Line，Yan Zhang，Wei Hong，Chen Yu，Zhen-Qi Kuai，Yu-Dan Don，and Jian-Yi Zhou，I EEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION，VOL.56，NO.9，SEPTEMBER2008″中设计的一种具有三陷波特性的超宽带天线，天线的辐射单元为一微带馈电的圆形单极子，通过在馈线两侧加载3对不同尺寸的开环谐振器形成了2.24GHz-2.62GHz，3.78GHz-4.03GHz以及5.94GHz-6.4GHz频段的陷波，但该天线使用了6个开环谐振器，天线体积较大，同时位于5.2GHz与5.8GHz频带中间的有用频段也被滤除，造成了频带浪费。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术存在的不足，提供一种体积小，频带宽，增益大，具有多陷波特性的超宽带天线，该天线的工作带宽覆盖3.1-10.6GHz，同时通过调节相关参数，能够按照需求滤除多个窄带频段的干扰信号，保留有用频段，实现高质量的超宽带无线通信。

实现上述目的技术关键是：利用近年来出现的交指电容加载谐振环，设计新型谐振结构，并将其应用于超宽带天线的设计中。整个天线包括：介质基板、辐射单元、金属地板和微带馈线，其特征在于：

所述辐射单元与微带馈线的上部相连，该微带馈线由一段特性阻抗为50欧姆的微带线和一段特性阻抗从50欧姆线性渐变到R欧姆的渐变微带线组成，R的取值为60-90欧姆；

所述微带馈线的两侧分别印制有两个不同尺寸的交指电容加载谐振环和，交指电容加载谐振环与微带馈线之间设有间隙t，t的取值为0.2mm-1mm，交指电容加载谐振环通过与微带馈线的耦合，实现双陷波特性；

所述辐射单元、微带馈线以及两个交指电容加载谐振环，均印制在介质基板的上表面；

所述金属地板，由矩形加倒L形组合而成，印制在介质基板的下表面，其中矩形位于介质基板下表面的下部，在矩形的顶边边缘处连接倒L形，该倒L形与微带馈线分别位于介质基板中轴线的两侧。