[发明专利]具有双阻带功能的小型化超宽带天线

说明书

技术领域

本发明的天线可有效地解决超宽带通信系统受其它现有窄带通信系统信号干扰的问题，特别涉及一种具有双阻带特性的超宽带天线，属于通信技术领域。

背景技术

超宽带通信(UWB)是近年来在通信领域兴起的一种无线互连技术，用于在10m以内的近距离范围实现无线传输，具有高数据率、低功耗、结构简单和价格低廉等特点。美国通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)在2002年分配了3.1GHz-10.6GHz频段作为UWB系统可使用的频段。

UWB的特点和迅速发展使得UWB天线的设计成为天线领域研究的热点，对于UWB天线的要求主要包括在超宽频带内(3.1GHz-10.6GHz)良好的阻抗匹配(VSWR＜2)、稳定的增益和良好的全向辐射特性，并且要求天线小型化以及制造成本低廉。同时，由于天线工作在如此宽的频带内，天线有可能接收到同一环境中在此频段内工作的来自其它通信或射频系统的干扰信号，比如无线局域网(WLAN)工作在5.2GHz(5150-5350MHz)，5.8GHz(5725-5825MHz)处，微波存取全球互通(WiMAX)工作在3.5GHz(3400-3690MHz)和5.8GHz(5250-5825MHz)处，其它还有工作在C波段(3700-4200MHz)的卫星通信系统等，它们都将对超宽带工作系统构成干扰。因此，设计一种具有阻带功能的超宽带天线，用来滤除其它窄带信号的干扰，是非常有必要和实际的。较常用的方法是在天线后端添加滤波器或者设计多个工作在不同频带的天线相互形成阻带以达到滤除干扰频段信号的功能，但这增加了天线的体积和成本；另一种方法通过在天线的辐射单元上加载V或U形缝隙以改变辐射单元表面的电流分布以达到带阻的功能，但这通常只能提供一个阻带，不能彻底滤除潜在的干扰。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提出一种具有双阻带功能的小型化超宽带天线，该天线除了可以工作在超宽频带(3.1GHz-10.6GHz)外，通过调整天线的参数，该天线还可以按照要求滤除不必要的两个窄带信号的干扰，同时，该超宽带天线具有相对体积小，结构简单，易于共性，加工成本低的优点。

技术方案：本发明的具有双阻带功能的超宽带天线包括介质基板和位于介质基板(11)两面的金属层，介质基板的一面附着作为辐射单元和微带馈线的金属层，另一面附着作为地板的金属层，辐射单元为一半圆形金属片，微带馈线与辐射单元相连；地板采用与辐射单元相同且对称的外形，且位于微带馈线的背面；在辐射单元上设有有圆弧形缝隙，在地板上刻蚀U形缝隙。在地板上的U形缝隙位于微带馈线正背面且与微带馈线构成缺陷地结构DGS，提供天线的另一个阻带。在工作频带3.1GHz-10.6GHz内存在两个不同的阻带，且阻带的谐振频率可以通过改变弧形缝隙的长度调节。

有益效果：本发明具有如下优点：

1该天线可以提供两个阻带，因此可以充分抑制潜在的信号干扰，同时，阻带的谐振频率是可控的，能适用于各种具体的要求。

2该天线使用两种不同的方法来实现两个不同的阻带，两个阻带之间相互独立，改变其中一个阻带并不影响另一个阻带的特性。

3该天线使用U形缺陷地结构(DGS)来产生一个阻带，具有结构简单，阻带带宽窄的优点。同时整个天线体积较小(30mm×26mm×0.8mm)，并且采用平面结构，适合与其它电路进行集成。

附图说明

图1表示本发明实施例的正面结构示意图；

图2表示本发明实施例的背面结构示意图；

图3表示本发明实施例的输入驻波比仿真和测试结果；

图4-a表示本发明实施例E面辐射方向图的测试结果；

图4-b表示本发明实施例H面辐射方向图的测试结果；

图5表示本发明实施例增益的测试结果。

具体实施方式

所述天线包括介质基板和印刷在介质基板两面的平面金属，其中一面附着有作为辐射单元和微带馈线的金属层，而另一面附着有作为地板的金属层。在辐射单元金属层上刻蚀一段圆弧形缝隙，而在另一面的地板金属层中心刻蚀U形缺陷地结构(DGS)。辐射单元和微带线相连，微带线末端接SMA头以方便和其他系统连接。

天线的辐射单元由两个四分之一圆和一段矩形组成，为了实现超宽带，该天线的地板采用和辐射单元相同且对称的结构，这种渐变的对称结构保证了该天线可以工作在FCC所规定的超宽带频段并且拥有较小的体积。

微带线馈电的方式使得该天线可以方便的与其他射频电路集成。