[发明专利]多陷波超宽带天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，具体涉及一种多陷波超宽带天线。

背景技术

超宽带技术是一种新型的无线通信技术，具有传输速率高、功耗低、成本低、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。美国联邦通信委员会（Federal Communication Commission，FCC）在2002年开放了3.1GHz-10.6GHz频段，并允许UWB技术用于民用，从那以后，无线超宽带技术得到极大的关注与发展。作为无线通信系统的关键组成部分，超宽带天线的设计成为制约超宽带无线通信信道容量与质量的重要因素。由于超宽带的频带从3.1到10.6GHz,而这个频段内不可避免的存在一些无线通信系统的信号干扰，例如频段在3.3-3.7GHz的WiMAX(全球微波互联接入)，以及频段在5.15-5.825GHz的WLAN（无线局域网）等。为了避免这些频段信号的干扰，就有必要设计出具有带阻特性的超宽带天线。

一般解决上述问题的方法是在超宽带系统内引入带阻滤波器，但这不可避免的增大了系统的体积、复杂度以及相应的成本，而另一种更加简单而又有效的方法是在超宽带天线结构中引入陷波结构。通常，产生陷波的方法有两种：一种是在天线结构中加入不同形状的寄生枝节，如开口谐振环，阶梯阻抗谐振器等实现带阻功能；另一种有效的方法是在天线的辐射单元或者地板上刻蚀各种不同形状的缝隙，如半圆形槽，U形槽，π形槽，H形槽等实现滤波特性，通常来说，上述两种方法一种结构只能产生一种有效的陷波，要产生多个陷波必须使用多个结构。前者产生多个陷波需要加载多个寄生枝节，这样虽然可以有效的产生多个不同带宽的陷波，但是不可避免的要占用较大的面积；后者实现多个陷波需要刻蚀多个不同的缝隙，虽然不会增加天线的体积，但是由于缝隙之间有强耦合，导致很难调节陷波的带宽，增加了天线设计的复杂性。近年来，电磁带隙(Electromagnetic Band Gap，EBG)结构作为一种新兴的人工材料，引起人们极大的研究兴趣。该结构具有带阻、慢波、高阻抗特性，可以人为地控制表面波的传播，使频率落在带隙中的电磁波得到有效的抑制，因此被引入到超宽带天线设计中。该类型的天线兼具上述两类天线能产生阻带特性的特点，同时具有良好的阻带特性和窄带特性，阻带较深，能减小阻带之间的互耦，且结构简单易于实现、体积小、重量轻、便于集成等优点，因此，受到广泛关注和深入研究。如文献“Design of a Band-Notched UWB Monopole Antenna by Means of an EBG Structure，Mohammad Yazdi and Nader Komjani，IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS,Vol.10,March2011”使用了一种蘑菇状的电磁带隙结构，实现了一个在5.5GHz左右的WLAN频带的陷波，但该天线使用了四个EBG，天线体积较大，且不能滤除掉3.5GHz左右的WiMAX频段信号的干扰。又如文献“Narrow Band Notches for Ultra-Wideband Antenna Using Electromagnetic Band-Gap Structures，J.Y.Deng,L.X.Guo and J.H.Yang,Journal of Electromagnetic Waves and Applications,Vol.25,2011”使用两种不同结构的蘑菇状的电磁带隙结构形成了4.6-5.55GHz、5.7-6.28GHz两个陷波频段，但此文献中的陷波频段带宽过宽，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“UWB Band-Notched Monopole Antenna Design Using Electromagnetic-Bandgap Structures，Lin Peng and Cheng-Li Ruan，IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES,Vol.59,No.4,April2011”对比使用了两种不同结构的电磁带隙结构实现陷波，虽然可以有效的控制带宽，同时也没有增大天线的体积，但是该结构要实现两个陷波就需要采用两种结构，这样就增加了设计天线的复杂性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、体积小、易于控制、容易加工的多陷波超宽带天线。