[发明专利]具有带陷特性的柔性可穿戴超宽带单极子天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种具有带陷特性的柔性可穿戴超宽带单极子天线。

背景技术

由于具有传输速率高、抗多径衰落能力强、系统成本和复杂度低等优点，超宽带通信系统被广泛应用在军事通信、车载雷达、数字通信等领域。2002年，美国联邦通信委员会允许将超宽带应用于商业领域，工作在3.1G-10.6GHz的超宽带通信系统得到了大力发展。近几年超宽带天线的研究主要向着小型化、宽带化、结构紧凑和经济实用的方向发展，而超宽带天线作为超宽带通信系统的重要组成部分，已成为近几年研究的热点。对于可穿戴的超宽带天线在柔性材料上的研究越来越受到重视。因此柔性的可穿戴的超宽带天线具有重要的研究价值。

目前，为了有效抑制超宽带系统与无线局域网(IEEE 802.11a WLAN,5.15-5.825GHz)之间的相互干扰，可在超宽带系统内加入带阻滤波器滤除窄频带，但是这不仅增加了系统的复杂度，而且增加了设计成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有带陷特性的柔性可穿戴超宽带单极子天线，该天线的阻抗带宽范围是2.7-12.3GHz，在5.1-5.9GHz频段产生带陷特性，除此频段，覆盖了超宽带通信系统的工作频带。在5.1-5.9GHz这个频段产生带陷特性，有效地抑制了WLAN(有效工作频段为5.15-5.825GHz)的窄带系统对超宽带系统产生的干扰。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

具有带陷特性的柔性可穿戴超宽带单极子天线，包括接地板、介质基板、馈电网络和辐射贴片，所述介质基板的相对介电常数为2.3-3，损耗正切值为0.001，介质基板的厚度为0.6-1mm，接地板设于介质基板一侧，介质基板的另一侧设有馈电网络和辐射贴片，所述辐射贴片由半圆形结构和倒梯形结构一体构成，所述辐射贴片上刻蚀有开口谐振环，所述开口谐振环的底边设有开口，所述开口谐振环的长和宽的尺寸范围分别为5-9mm和4-8mm，所述开口的尺寸范围为2.5-3.5mm，所述接地板与所述介质基板的宽度相等且设有矩形槽。

进一步的，所述开口谐振环的槽宽为0.4-0.6mm。

进一步的，所述介质基板由聚四氟乙烯玻璃纤维材料构成。

进一步的，所述半圆形结构的直径为16-24mm。

进一步的，所述介质基板的规格尺寸为(28-36)mm×(36-44)mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.该天线的阻抗带宽范围是2.7-12.3GHz，在5.1-5.9GHz频段产生带陷特性，除此频段，覆盖了超宽带通信系统的工作频带。在5.1-5.9GHz这个频段产生带陷特性，有效地抑制了WLAN(有效工作频段为5.15-5.825GHz)的窄带系统对超宽带系统产生的干扰。

2.该天线尺寸小、结构简单、易于制作，适于无线通信系统及设备。

3.该天线在5.1-5.9GHz频段产生带陷特性，除此频段，频段内的回波损耗小于-10dB，并且具有良好的辐射性能，满足超宽带系统对天线设计的要求，而且介质基板和辐射贴片均为柔性材料，实现了柔性可穿戴印刷单极子超宽带天线的设计。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是是本发明的侧视结构示意图。

图3是本发明具体实施例的结构尺寸示意图。

图4是接地板的结构尺寸示意图。

图5是本发明天线中辐射贴片在不同条件下的回波损耗仿真结果。

图6(a)、图6(b)和图6(c)分别是本发明天线分别在3.5GHz、6.5GHz和9.5GHz三个频率处的辐射方向图。

图7是本发明天线在无开口谐振环时的回波损耗示意图。

图8是本发明天线在有开口谐振环时的电压驻波比示意图。

附图标记：1-接地板 2-介质基板 3-馈电网络 4-辐射贴片，5-开口谐振环，6-矩形槽

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1至图4所示，本发明保护一种具有带陷特性的柔性可穿戴超宽带单极子天线，包括接地板1、介质基板2、馈电网络3和辐射贴片4，本实施例中介质基板2由聚四氟乙烯玻璃纤维材料构成，其相对介电常数为2.65，损耗正切值为0.001，介质基板的厚度为0.8mm。