[发明专利]具有四陷波特性的超宽带天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别是一种具有四陷波特性的超宽带天线，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，因而成为近年来无线通信的研究热点之一。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，然而这个频段内可能存在有一些无线通信系统的窄带干扰信号，比如频段位于3.3-3.6GHz的全球微波互联接入WiMax和频段位于2.4GHz附近、5.15-5.35GHz、5.725-5.825GHz的无线局域网WLAN等。因此，超宽带天线必须在这些频段产生陷波，以避免可能存在的干扰问题。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，使天线在干扰频段内产生较大的反射，抑制干扰频段信号的传输。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，提出了一种具有单个陷波特性的超宽带天线，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，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，IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION，VOL.56，NO.9，SEPTEMBER 2008″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，但在陷波频段内驻波比普遍偏小，滤波性能偏差，同时开环谐振器的双环结构复杂，不便于设计和调试。

发明内容

本发明目的在于针对上述已有技术存在的不足，提供一种频带宽，增益大，小型化，易加工的具有四陷波特性的超宽带天线，以在2-12GHz频段内使驻波比均小于2，覆盖超宽带工作频段，并且能够滤除WiMax和WLAN频段的干扰信号，实现高质量的超宽带无线通信。

上述目的通过以下技术方案实现：

具有四陷波特性的超宽带天线，包括：介质基板、辐射单元、共面波导接地面和共面波导馈电微带线，辐射单元、共面波导接地面和共面波导馈电微带线均印制在介质基板的正表面上，呈轴对称结构，其特征在于：

所述辐射单元与共面波导馈电微带线的上部相连，其上刻蚀有两个互补开口谐振环，两环开口同向，相互嵌套，圆心重合，形成了频段位于2.32-2.7GHz和3.35-3.78GHz的两个陷波；

所述共面波导接地面设为两个，分别位于共面波导馈电微带线的两侧，且与共面波导馈电微带线之间设有间隙t，t的取值为0.1mm-1mm；该共面波导接地面上刻蚀有两对倒L型缝隙，缝隙朝向相同，形成了频段位于5.02-5.45GHz和5.7-6.22GHz的两个陷波。

所述辐射单元为圆形或椭圆形或矩形贴片。

所述辐射单元上刻蚀的两个互补开口谐振环，采用开口的圆形或椭圆形或矩形，开口宽度取值为0.2mm-4mm。