本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種帶有T型結(jié)構(gòu)和匹配枝節(jié)的具有帶阻特性的超寬帶天線。它是由T型結(jié)構(gòu)帶、圓環(huán)輻射體、矩形匹配枝節(jié)、過渡匹配枝節(jié)、共面金屬板、微帶饋線和介質(zhì)基片構(gòu)成。其中在微帶饋線的前端加入圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的輻射體，以改變天線表面電流的路徑，使天線工作在超寬帶頻段。在圓環(huán)輻射體的前端設(shè)計三個匹配枝節(jié)，以增加天線的諧振頻率點，達到提高天線帶寬的目的。在圓環(huán)輻射體的內(nèi)部嵌入一條T型結(jié)構(gòu)帶，以實現(xiàn)天線的帶阻功能，使天線在超寬帶頻段內(nèi)具有阻帶。本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)計的天線能滿足超寬帶的技術(shù)要求，且在5.1GHz～5.8GHz之間實現(xiàn)良好的帶阻特性。本發(fā)明專利技術(shù)天線由于結(jié)構(gòu)小型緊湊，加工方便，易于與有源電路集成，在超寬帶領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及通信領(lǐng)域中的一種具有帶阻特性的超寬帶天線，更特別地說，是由帶有T型結(jié)構(gòu)的圓環(huán)和矩形結(jié)構(gòu)的匹配枝節(jié)實現(xiàn)其在3.0 11.0GHz超寬帶頻段內(nèi)通信且在5.1 5.8GHz頻段內(nèi)具有帶阻特性的超寬帶天線。
技術(shù)介紹
2002年2月，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)批準將3.1 10.6GHz的頻段作為超寬帶(UWB)系統(tǒng)可使用的頻段。從那以后，無線超寬帶系統(tǒng)的設(shè)計得到越來越多的關(guān)注。UWB系統(tǒng)具有優(yōu)良的抗多徑干擾，寬頻帶和高數(shù)據(jù)率等優(yōu)點。而在無線UWB系統(tǒng)中最重要的組成部分是UWB天線。對于UWB天線的要求，主要包括在超寬帶內(nèi)(3.0 11.0GHz)良好的阻抗匹配，穩(wěn)定的增益和良好的全向輻射特性，并且要求天線小型化以及制造成本低廉。UWB天線工作在如此寬的帶寬內(nèi)，可能接收到同一環(huán)境中在此頻段內(nèi)工作的來自其它通信或射頻系統(tǒng)的干擾信號，比如無線局域網(wǎng)(WLAN)的IEEE802.11a，頻段工作在5.150 5.350GHz 和 5.725 5.825GHz, HIPERLAN/2 頻段工作在 5.150 5.350GHz 和5.470 5.725GHz，它們都將會對超寬帶工作系統(tǒng)構(gòu)成干擾。因此設(shè)計一種具有帶阻功能的超寬帶天線，用來濾除其它窄帶信號的干擾，是非常有必要和實際的。較常用的方法是在天線后面添加濾波器或者設(shè)計多個工作在不同頻段的天線相互形成阻帶以達到濾除干擾頻段信號的功能，但這增加了天線的體積和成本。一個更有效的方法是通過在天線的輻射單元上添加T型、π型或U型結(jié)構(gòu)帶以改變輻射單元表面電流分布以達到帶阻的功能，但是這通常只能提供一個阻帶，不能徹底濾除潛在的干擾。T型結(jié)構(gòu)能在天線中起到帶阻特性在文獻《Ζ.Liu, H.Deng, and X.He, A New Band-Notched UffBPrinted Monopole Antenna))(Global Symposium on Millimeter Waves, pp.291-294, 2008)和《C.Hong, C.Ling, 1.Tarn, and S.Chung, Designof a Planar Ultrawideband Antenna With a New-NotchStructure)) (IEEETransation on Antennas Propagation, vol.55, n0.12, pp.3391-3397, Dec.2007)中進行了具體分析。。此外，超寬帶單極子天線采用共面波導(dǎo)饋電，由于尺寸小，且在超寬帶內(nèi)具有阻抗匹配特性和全向輻射特性而在UWB領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。文獻《K.Lau, P.Li，and K.Man, AMonopolar Patch Antenna with Very WideImpedance Bandwidth》(IEEE Transation onAntennas Propagation, vol.53, n0.3, pp.1004-1010, Mar.2005)公開一種超寬帶單極子貼片天線。由共面波導(dǎo)饋電的超寬帶天線具有低剖面，寬帶寬，低功耗，易與電路集成等特點，因此廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種新型的帶有T型結(jié)構(gòu)和匹配枝節(jié)的具有帶阻特性的超寬帶天線，不但滿足了 FCC提出的超寬帶要求，而且在5.1GHz 5.8GHz實現(xiàn)了帶阻功能，避免了使用天線設(shè)備之間的干擾。該天線結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，便于與有源電路集成。本專利技術(shù)的一種帶有T型結(jié)構(gòu)和匹配枝節(jié)的具有帶阻特性的超寬帶天線，該超寬帶天線包括T型結(jié)構(gòu)帶(I)、圓環(huán)輻射體(2)、第一矩形匹配枝節(jié)(31)、第二矩形匹配枝節(jié)(32)、第三矩形匹配枝節(jié)(33)、過渡匹配枝節(jié)(4)、微帶饋線(5)、左共面金屬板(61)、右共面金屬板(62)和介質(zhì)基片(7)；T型結(jié)構(gòu)帶(I)位于圓環(huán)輻射體(2)內(nèi)；第一矩形匹配枝節(jié)(31)位于圓環(huán)輻射體(2)外部的左側(cè)；第二矩形匹配枝節(jié)(32)位于圓環(huán)輻射體(2)外部的上方；第三矩形匹配枝節(jié)(33)位于圓環(huán)輻射體(2)外部的左側(cè)；微帶饋線(5)連接在圓環(huán)福射體(2)外部的下方；左共面金屬板(61)位于微帶饋線(5)的左側(cè)；右共面金屬板(62)位于微帶饋線(5)的右側(cè)；T型結(jié)構(gòu)帶(I)、圓環(huán)輻射體(2)、第一矩形匹配枝節(jié)(31)、第二矩形匹配枝節(jié)(32)、第三矩形匹配枝節(jié)(33)、過渡匹配枝節(jié)(4)、微帶饋線(5)、左共面金屬板(61)和右共面金屬板(62)為覆銅蝕刻在介質(zhì)基片(7)上。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:1.本專利技術(shù)提供了一種小型化，能大量生產(chǎn)且在WLAN頻段具有帶阻特性的超寬帶天線，能有效抑制潛在WLAN頻段信號的干擾。2.本專利技術(shù)中T型結(jié)構(gòu)帶、圓環(huán)輻射體、矩形匹配枝節(jié)、過渡匹配枝節(jié)、共面金屬板和微帶饋線均在介質(zhì)基片的同一側(cè)，具有結(jié)構(gòu)緊湊簡單，加工方便的優(yōu)點。同時整個天線體積較小(26mmX34mmXL6mm)，重量輕，并且采用平面結(jié)構(gòu)，易于與有源電路集成。3.本專利技術(shù)采用T型結(jié)構(gòu)帶嵌入圓環(huán)輻射體的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)帶阻的方式，通過控制T型結(jié)構(gòu)帶的長度和圓環(huán)輻射體的半徑大小可方便控制阻帶的中心頻率，能適用于各種具體的需求。4.本專利技術(shù)采用三個矩形匹配枝節(jié)分布在圓環(huán)輻射體上、左、右三端，增加天線的諧振頻率點，從而改善高頻率點的天線駐波比，擴寬天線的帶寬，使天線更好地工作在超寬帶頻段內(nèi)。附圖說明圖1是本專利技術(shù)超寬帶天線的外部結(jié)構(gòu)圖。圖1A是本專利技術(shù)超寬帶天線的俯視圖。圖2是本專利技術(shù)隨Ln+L12變化天線駐波比的仿真結(jié)果圖。圖3是本專利技術(shù)隨R #變化天線駐波比的仿真結(jié)果圖。圖4是本專利技術(shù)隨L31變化天線駐波比的仿真結(jié)果圖。圖5是本專利技術(shù)天線的駐波比仿真結(jié)果圖。圖6是本專利技術(shù)天線的增益仿真結(jié)果圖。圖7A是本專利技術(shù)天線在5GHz的E面的遠場輻射方向圖。圖7B是本專利技術(shù)天線在5GHz的H面的遠場輻射方向圖。圖8A是本專利技術(shù)天線在5.4GHz的E面的遠場輻射方向圖。圖8B是本專利技術(shù)天線在5.4GHz的H面的遠場輻射方向圖。圖9A是本專利技術(shù)天線在6GHz的E面的遠場輻射方向圖。圖9B是本專利技術(shù)天線在6GHz的H面的遠場輻射方向圖。圖1OA是本專利技術(shù)天線在7GHz的E面的遠場輻射方向圖。圖1OB是本專利技術(shù)天線在7GHz的H面的遠場輻射方向圖。具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)做進一步的詳細說明。參見圖1、圖1A所示，本專利技術(shù)是一種帶有T型結(jié)構(gòu)和匹配枝節(jié)的具有帶阻特性的超寬帶天線，該超寬帶天線包括T型結(jié)構(gòu)帶1、圓環(huán)輻射體2、第一矩形匹配枝節(jié)31、第二矩形匹配枝節(jié)32、第三矩形匹配枝節(jié)33、過渡匹配枝節(jié)4、微帶饋線5、左共面金屬板61、右共面金屬板62和介質(zhì)基片7 ；所述T型結(jié)構(gòu)帶I位于圓環(huán)輻射體2內(nèi)；第一矩形匹配枝節(jié)31位于圓環(huán)輻射體2外部的左側(cè)；第二矩形匹配枝節(jié)32位于圓環(huán)輻射體2外部的上方；第三矩形匹配枝節(jié)33位于圓環(huán)輻射體2外部的左側(cè)；微帶饋線5連接在圓環(huán)福射體2外部的下方；左共面金屬板61位于微帶饋線5的左側(cè)；右共面金屬板62位于微帶饋線5的右側(cè)；T型結(jié)構(gòu)帶1、圓環(huán)輻射體2、第一矩形匹配枝節(jié)31、第二矩形匹配枝節(jié)32、第三矩形匹配枝節(jié)33、過渡匹配枝節(jié)4、微帶饋線5、左共面金屬本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種帶有T型結(jié)構(gòu)和匹配枝節(jié)的具有帶阻特性的超寬帶天線，其特征在于：該超寬帶天線包括T型結(jié)構(gòu)帶（1）、圓環(huán)輻射體（2）、第一矩形匹配枝節(jié)（31）、第二矩形匹配枝節(jié)（32）、第三矩形匹配枝節(jié)（33）、過渡匹配枝節(jié)（4）、微帶饋線（5）、左共面金屬板（61）、右共面金屬板（62）和介質(zhì)基片（7）；T型結(jié)構(gòu)帶（1）位于圓環(huán)輻射體（2）內(nèi)；第一矩形匹配枝節(jié)（31）位于圓環(huán)輻射體（2）外部的左側(cè)；第二矩形匹配枝節(jié)（32）位于圓環(huán)輻射體（2）外部的上方；第三矩形匹配枝節(jié)（33）位于圓環(huán)輻射體（2）外部的左側(cè)；微帶饋線（5）連接在圓環(huán)輻射體（2）外部的下方；左共面金屬板（61）位于微帶饋線（5）的左側(cè)；右共面金屬板（62）位于微帶饋線（5）的右側(cè)；T型結(jié)構(gòu)帶（1）、圓環(huán)輻射體（2）、第一矩形匹配枝節(jié)（31）、第二矩形匹配枝節(jié)（32）、第三矩形匹配枝節(jié)（33）、過渡匹配枝節(jié)（4）、微帶饋線（5）、左共面金屬板（61）和右共面金屬板（62）為覆銅蝕刻在介質(zhì)基片（7）上。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種帶有T型結(jié)構(gòu)和匹配枝節(jié)的具有帶阻特性的超寬帶天線，其特征在于:該超寬帶天線包括T型結(jié)構(gòu)帶(I)、圓環(huán)輻射體(2)、第一矩形匹配枝節(jié)(31)、第二矩形匹配枝節(jié)(32)、第三矩形匹配枝節(jié)(33)、過渡匹配枝節(jié)(4)、微帶饋線(5)、左共面金屬板(61)、右共面金屬板(62)和介質(zhì)基片(7)； T型結(jié)構(gòu)帶(I)位于圓環(huán)福射體(2)內(nèi)； 第一矩形匹配枝節(jié)(31)位于圓環(huán)輻射體(2)外部的左側(cè)； 第二矩形匹配枝節(jié)(32)位于圓環(huán)輻射體(2)外部的上方； 第三矩形匹配枝節(jié)(33)位于圓環(huán)輻射體(2)外部的左側(cè)； 微帶饋線(5 )連接在圓環(huán)輻射體(2 )外部的下方； 左共面金屬板(61)位于微帶饋線(5)的左側(cè)； 右共面金屬板(62)位于微帶饋線(5)的右側(cè)； T型結(jié)構(gòu)帶(I)、圓環(huán)輻射體(2)、第一矩形匹配枝節(jié)(31)、第二矩形匹配枝節(jié)(32)、第三矩形匹配枝節(jié)(33)、過渡匹配枝節(jié)(4)、微帶饋線(5)、左共面金屬板(61)和右共面金屬板(62)為覆銅蝕刻在介質(zhì)基片(7)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有T型結(jié)構(gòu)和匹配枝節(jié)的具有帶阻特性的超寬帶天線，其特征在于:所述的T型結(jié)構(gòu)帶(I)嵌入在圓環(huán)輻射體(2)內(nèi)，能夠在天線通帶內(nèi)提供5.1GHz 5.8GHz 的帶阻。3...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳愛新，姜維維，楊綽，安康，房見，應(yīng)小俊，
申請(專利權(quán))人：北京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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