[发明专利]一种基于Mushroom-EBG结构的双陷波UWB天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线，特别是一种基于Mushroom-EBG结构的双陷波UWB天线。将蘑菇形电磁带隙结构（Mushroom-EBG）与正六边形超宽带(UWB)天线的馈线耦合，在保证天线小型化、宽频带、良好的辐射特性的同时，有效地滤除了全球微波互联接入（WIMAX）和无线个人局域网（WLAN）两个频段的信号，适用于UWB无线通信系统。

背景技术

2002年2月美国联邦通信委员会（FederalCommunicationsCommission：FCC）将3.1～10.6GHz频段划为商用的UWB无线通信业务使用，自此以后，超宽带技术获得了快速发展，UWB天线的研究与设计作为UWB无线通信的关键技术之一，已成为了研究的热点。由于UWB系统的工作频段与现有无线通信系统的某些频段重合，如全球微波互联接入（WIMAX，3.3GHz-3.6GHz），无线个人局域网（WLAN，（5.15GHz-5.825GHz））等。为了减少UWB天线对这些频段内系统通信造成干扰，具有陷波特性的UWB天线被广泛关注。

在实现良好的陷波特性的同时，保证UWB天线的小型化，宽频带，良好的辐射特性是一个比较棘手的难题。目前为止具有陷波特性的UWB天线已有大量的研究成果，实现陷波的技术可以概括为以下几种：

（1）在辐射贴片或接地板刻蚀槽线

（2）添加寄生元素

（3）加载SIR的带阻滤波器

这些实现陷波的技术存在着以下不足：在天线辐射贴片上刻槽和在辐射贴片附近增加寄生单元的方法都会改变天线辐射贴片表面的电流分布，影响天线的辐射方向图；在天线地板刻槽的方法会使部分能量从地板槽泄漏，对天线方向图的后瓣产生影响，减小天线的增益；添加寄生元素会增加天线的尺寸，而加载SIR的带阻滤波器，使结构复杂，集成难度高。另外这些方法普遍存在的一个问题是，各个陷波频带相互影响，不易独立控制。

电磁带隙（EBG）结构以其优异的频率带隙特性，结构简单，易于集成，带隙特性易于调节，如果加以小型化，通过与输入端耦合，可方便独立地实现和控制超宽带天线各个陷波，而对辐射贴片的电流分布影响较小，可保持良好的辐射特性，增益效果。因此，设计一款基于EBG结构具有陷波特性的高性能超宽带天线具有深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于改善现有UWB天线陷波技术中影响天线辐射特性、增大天线尺寸、陷波不易独立控制等缺陷。将两个尺寸参数不同的Mushroom-EBG结构分别加载于正六边形UWB天线的馈线左右两边，形成耦合，有效地滤除了WIMAX和WLAN两个频段的信号，并且两个陷波频段特性可以独立调节。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于Mushroom-EBG结构的双陷波UWB天线，其特征在于：包括部分金属接地板（10）、介质基板（20）、天线辐射贴片（30）、50欧姆馈线（31）和两个尺寸参数不同的Mushroom-EBG单元（40，50）。

所述的一种基于Mushroom-EBG结构的双陷波UWB天线，其特征在于：部分金属接地板（10）上顶边中间部分刻蚀了与50欧姆馈线（31）等宽的矩形槽（11），天线辐射贴片（30）为正六边形。

所述的一种基于Mushroom-EBG结构的双陷波UWB天线，其特征在于：两个尺寸参数不同的Mushroom-EBG单元（40，50）为正方形，分别加载于50欧姆馈线（31）左右两侧形成耦合，包括介质基板（20）上表面的EBG金属贴片和两个金属圆柱形过孔（41，51）。

所述的一种基于Mushroom-EBG结构的双陷波UWB天线，其特征在于：两个金属圆柱形过孔（41，51）贯穿于EBG金属贴片、介质基板（20）和部分接地板（10）之间，且分别位于EBG金属贴片的中心。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及特性：

（1）Mushroom-EBG的加载没有增加天线的尺寸，保证了UWB天线的小型化，且结构简单、易于集成。

（2）天线相对带宽较宽，大于136%，VSWR<2的最低频率为2.28GHz，而最高频率大于12GHz。

（3）加载Mushroom-EBG结构，对天线的辐射贴片表面电流影响较小，从而保持了UWB天线全频段良好的全向辐射特性和稳定的增益效果。

（4）WIMAX和WLAN两个陷波频段特性（带宽、位置等）可以通过调节两个Mushroom-EBG结构单元参数进行独立地控制。

附图说明