[发明专利]一种针对超宽带系统的抗干扰多阻带UWB天线单元

说明书

技术领域

本发明主要涉及天线和UWB系统抗干扰领域，尤其是针对多种无线通信技术共存的复杂环境下的UWB通信技术。

背景技术

近年来，超宽带(UWB)技术由于其大带宽、高速率、抗多径等特性，在短距离无线通信中有着广泛的应用前景，受到人们越来越多的关注。UWB天线作为UWB系统中的关键组成部分，其相关的研究也成为人们研究的热点。另一方面，由于UWB涉及到的频谱在3.1～10.6GHz的宽频范围内，此频段中已经应用到的技术比较多，如WLAN技术(5.15～5.35GHZ、5.75～5.85GHz)、X波段的卫星通信技术的下行波段(7.25～7.75GHz)和ITU(8.025～8.4GHz)等，要避免UWB技术与这些技术的相互干扰，需要采取相关的抗干扰技术。避免UWB信号在相应的频段工作是抗干扰的有效手段，传统的方法是在天线端加上与对应频段相对应的滤波器，这无疑增加了系统的成本与复杂度，阻带天线技术的出现有效的解决了此类问题。

就目前的研究进展而言，基于UWB天线的阻带天线有很多，实现的方法也有很多种。总的而言，常用的实现阻带技术的方法可以分为以下两类：寄生谐振单元法和开槽谐振单元法。前者主要是在辐射体或其周围增加相应的寄生单元来实现对应频率点的谐振，其谐振频率与谐振单元的长度成反比。后者主要是在辐射体或接地板上蚀刻开槽单元来获得对应频点的谐振，其谐振频率亦与开槽单元的长度成反比。

需要得指出的是：上述两种技术路线都只能存在着各自的局限性。基于寄生谐振单元的阻带技术主要受到天线上可用空白空间的限制，且多个寄生单元间的相互干扰也是天线设计中的一个重要影响因素；基于开槽单元的阻带技术主要受到天线辐射体或接触地尺寸的限制，且过多的开槽亦会产生干扰。因此，要想实现多频点的阻带抑制，需要充分考虑到各个技术间的优缺点。基于两种技术结合的多阻带技术虽然也有研究，但目前关于四阻带或者更多阻带的UWB天线的研究还是较少。

发明内容

鉴于现有系统对抗干扰的要求以及多频频段工作的需要，本发明旨在提供一种简洁的、灵活的、高可靠性的UWB天线，在不增加天线尺寸和成本的基础上，通过增加寄生谐振单元和开槽谐振单元的方法，实现整个UWB频段内的任意阻带以及多频段阻带。

本发明的目的通过如下手段来实现。

一种针对超宽带系统的抗干扰多阻带UWB天线单元，其特征在于，接地板方形贴片中间镂刻有一个圆形缺槽，以圆形贴片为主要辐射体设置在所述圆形缺槽内；辐射体上开槽设置有C型寄生Strip单元，在接地板上设置有C型和倒U型单元开槽Slot单元，所述寄生Strip单元和开槽Slot单元可设置一个或一个以上。

采用本发明的结构，与现有技术相比，在不增加天线尺寸和成本的基础上，通过增加寄生谐振单元和开槽谐振单元的方法，提供一种简洁的、灵活的、高可靠性的UWB天线，实现整个UWB频段内的任意阻带以及多频段阻带。该天线易于加工、便于集成，辐射方向图有很好的全向特性，且应用灵活，适用于UWB频段内任意阻带的需求。针对WLAN技术、X波段的卫星通信技术的下行波段和ITU的四阻带UWB天线，具有很好的宽带特性和全向辐射特性，在所要求的频段内有很好的频率抑制功能。仿真及测量结果表明，本发明中所提的四阻带UWB天线对WLAN频段、X-波段卫星通信下行链路频段和ITU频段有很好的抑制功能，适合复杂环境下的UWB系统的应用。基于此天线的Chipless UWB RFID tag有着代替条形码的功能，对物联网的广泛应用有着积极的促进作用。

附图说明如下：

图1多阻带UWB天线基本结构。

图2(a)UWB天线单元结构图；(b)UWB天线单元的S11特性曲线；(c)UWB天线单元的辐射方向图。

图3开槽单元对谐振频点的关系图。图3(a)(b)(c)分别为开槽单元的长度、宽度和位置对谐振频点的影响；

图4寄生单元对谐振频点的关系图。图4(a)(b)(c)分别为寄生单元的长度、宽度和位置对谐振频点的影响；

图5四阻带UWB天线模型。

图6四阻带UWB天线性能分析图：(a)四阻带UWB天线S11特性；(b)四阻带UWB天线E面辐射图；(c)四阻带UWB天线H面辐射图。

图7为C型和倒U型单元开槽Slot单元5-bits无源无芯片UWB RFID Tag：(a)5-bits无源无芯片UWB RFID tag结构；(b)谐振点编码方案(11111编码)。

具体实施方式