[发明专利]带反射零点的带陷UWB天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术领域，更具体地涉及一种带反射零点的带陷UWB天线。

背景技术

当前，个人局域网(PAN)被视为未来第四代无线通信系统的核心。其中超宽带(UWB) 技术由于抗干扰能力强、传输速率极快、系统容量大、功率消耗低和造价低廉而成为个人 局域网实现的重要手段。由于UWB技术未经电信管理部门注册，而美国联邦通信委员会 (FCC)所定义的工作的频带属于共享频带，其中包含已经注册的系统频带，如WLAN 802.11a即是一例。为避免不必要的法律纠纷，现行的UWB系统往往需要采用滤波结构以 抑制对已授权的系统的干扰。对UWB天线加带陷结构即成为一种重要的解决方案。

在现有的带陷UWB天线中，天线反射系数的阻带带宽不能控制，而实际中由于UWB 系统的发射功率极低，即使是发射脉冲时瞬时功率也不过1W，而过宽又不必要的阻带会造 成发射功率的不必要的浪费，因此对UWB天线阻带的控制就显得十分的重要了。由于工 作频段为3.1-10.6GHz的UWB通信系统开发将随着第四代无线通信业务的来临而变得紧 迫，而UWB系统作为一种未经注册的无线通信系统，在与占据相同的固定频段的已注册 无线通信系统的纠纷间将处于不利地位；另一方面对发射功率的过度浪费也可能导致UWB 系统更为复杂。为此阻带可控的UWB带陷天线的研发变得不可或缺。

目前国外对超宽带天线陷波结构的研究开展，还主要是集中在对天线辐射结构加槽实 现的。该法产生的阻带带内性能优越，往往峰值驻波比可达50以上，而且加工比较方便， 适于廉价推广。但是这一方法所产生的阻带过渡带往往非常宽，以驻波比2为标准时往往 超过1GHz，而且其中低于驻波比值3的频段就经常宽达0.5GHz，而高于驻波比10的频段 则往往在400MHz以内，作为窄带滤波结构非常地不经济，容易造成本来就紧张的脉冲功 率进一步的不必要的衰减。

这其中比较有代表性的是INTEL无线通信实验室Seong-Youp Suh等人开发的共面波导 接入的帆船天线、J.KIM开发的双谐振环槽矩面天线、都柏林技术研究所的X.L.Bao开发 的H槽矩面天线、Hany M.Zamel的加槽矩面天线等等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在上述不足，提供一种带反射零点的带陷UWB天 线。其具有发射和接收脉冲电磁信号的能力，可作为PAN移动通信中的个人终端天线使 用。

对天线加带阻结构的其中一个主要途径是加λ/4开路线以实现陷波，一般采用开槽工 艺。对特定频率，由于对应电长度λ/4的开槽而使得该频段的电流在槽的两侧边缘反相， 从而实现带阻。现有的这一陷波结构虽然能产生比较好的阻带特性和通带特性，但是其阻 带过宽，而且不可控制。本发明利用传输线等效原理，在带阻桩与圆单极子连接的对称节 点附近插入两段等长的并联λ/4开路线(以下简称带通桩)，从而实现λ/4开路线匹配法的 应用，即在所需要的频率处产生反射零点，以此实现对阻带带宽的控制。本发明具体通过 如下技术方案实现：

一种带反射零点的带陷UWB天线，包括一个圆单极子、圆单极子微带线馈线、地板、 介质基板，圆单极子紧贴于介质基板的一面上，圆单极子微带线馈线与圆单极子连接且处 于同一平面上，地板位于介质基板的另一面上且正对圆单极子微带线馈线，该UWB天线 还包括由两条λ₃/4开路线构成的引入一个反射极点以实现带阻功能的带阻桩，以及由两条 λ₄/4开路线构成的引入反射零点的带通桩；所述两条λ₄/4开路线引入一个反射零点；圆单 极子设有关于圆单极子微带线馈线对称的一对对称节点，所述带阻桩中的开路线均沿圆单 极子边缘分布，且两条λ₃/4开路线、两条λ₄/4开路线关于圆单极子微带线馈线对称；以圆 单极子微带线馈线为对称轴，该对称轴两侧的任一侧的λ₃/4开路线和λ₄/4开路线的一端通 过该侧的一个对称节点短接在圆单极子上，该三条开路线的另一端均为开路端；所述λ₃为 所述反射极点的频率对应的波长，所述λ₄为所述反射零点的频率对应的波长，λ₄≤λ₃。