[发明专利]一种陷波特性可重构的蓝牙超宽带天线

说明书

技术领域

本发明设计到一种平面印刷单极子天线，特别是具有陷波特性可重构的蓝牙超宽带天线。

背景技术

超宽带(UWB)天线作为一门新技术，成为近年来天线领域研究的热点。由于其极宽的带宽，这意味着可以使得通讯系统达到几百兆的传输速率，因此拥有广阔的应用前景。虽然超宽带天线的存在己经有很长时间，比如非频变天线、喇叭天线、反射镜天线等。但满足现代超宽带无线通信系统，尤其是小型化，易于集成的超宽带天线无疑将是未来研究的主体方向。在电磁环境拥挤和信噪比差的环境下能够可靠地工作。由于传输功率极低，所以不会对周围的电子设备造成电磁干扰。由于其本质上是短距离的，所以可以有效地抑制多径干扰，并且可适用于多个独立的信号的同时连接。超宽带技术中的信号频率已足够高，不需要额外的载频。传输速率很高，可满足各种设备的信息传输要求，因此在军事商业等领域得到了越来越广泛的关注。

蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够简化设备与因特网之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效。蓝牙技术工作在全球通用的2.4GHzISM(即工业、科学、医学)频段，在该频段内还有无线局域网、WiFi协议通信等。由于其通信的高效性，蓝牙技术广泛应用于消费电子产业和个人计算机产业。

由于超宽带通信时传输功率极低，所以不会对周围的电子设备造成电磁干扰，反而会受到其他窄带通信系统的干扰。在UWB通信系统中主要存在以下无线窄带系统：全球微波互联网络(WiMAX，3.3-3.8GHz)、无线局域网(WLAN，5.15-5.825GHz)、X波段卫星通信系统(7.25-8.4GHz)等通信系统等。为了抑制超宽带系统与窄带系统间潜在的干扰，一般需要在天线输入前端添加滤波器，这样不但增加天线的制作成本，还不利于天线的小型化，因此具有自身陷波功能的小型超宽带天线成为近年来的一个热门研究课题。

近年来，越来越多的超宽带陷波天线被学者提出，并且天线的指标也越来越好，但是这些天线的陷波特性是固定的，不可改变。如果陷波频段改变或者消失，就必须设计新的天线来满足要求，这样就会大大增加设计成本。因此设计具有陷波特性可以改变的超宽带天线成为超宽带天线研究的有一个热点方向。

发明内容

基于以上研究背景，本发明设计了一种能同时工作在蓝牙2.4GHz频段和超宽带频段UWB(3.1-10.6GHz)的单极子平面天线，同时在UWB频段内实现对WiMAX(3.3-3.8GHz)无信通信系统和WLAN(5.15-5.825GHz)通信系统的陷波功能，并且在WLAN频段的陷波特性具有可重构的特点。

技术方案为：本发明天线主要包括包括介质基板1，共面波导接地板2，微带辐射贴片3，共面波导馈线4，且上述的共面波导接地板2、馈线4和辐射贴片3都印刷在介质基板1的上表面。微带辐射贴片3顶端添加一个E型微带谐振支节31，使该超宽带天线能够工作在蓝牙(2.4GHz)频段，同时在WiMAX(3.3-3.8GHz)频段内产生陷波特性。在两个共面波导接地板2中间开两个对称的L型槽21、22，使天线在WLAN频段(5.15-5.825GHz)具有陷波特性。同时在L型槽上对称位置添加两个PIN二极管开关23和24，通过外部偏置电压驱动PIN开关的导通与断开，使天线在WLAN频段的陷波特性具有可重构的特点。

附图说明

图1a、1b、1c是本发明天线的俯视图、侧视图、主视图；

图2是本发明天线在PIN二极管开关断开与导通两种情况下回波损耗S11的对比曲线；

图3是本发明天线在PIN二极管开关断开与导通两种情况下最大值增益的对比曲线；

图4是本发明天线在PIN二极管开关断开时2.4GHz、4.2GHz、8.4GHz处E面的辐射方向图；

图5是本发明天线在PIN二极管开关断开时2.4GHz、4.2GHz、8.4GHz处H面的辐射方向图；

图6是本发明天线在PIN二极管开关导通时2.4GHz、4.2GHz、8.4GHz处E面的辐射方向图；

图7是本发明天线在PIN二极管开关导通时2.4GHz、4.2GHz、8.4GHz处H面的辐射方向图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。