專(zhuān)利名稱(chēng)：貼片縫隙刻蝕實(shí)現(xiàn)的多阻帶超寬帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種適用于抗多頻率信號(hào)干擾的超寬帶(Ultra—Wideband, UWB)天 線設(shè)計(jì)技術(shù)。屬于天線設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超寬帶通信系統(tǒng)具有低復(fù)雜度、低成本、抗多徑和抗混迭等諸多優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)于 高速通信發(fā)展需求，從而得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，作為超寬帶系統(tǒng)的重要組成部分， 超寬帶天線也得到更多關(guān)注，相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高。目前，在微波頻段中， 頻率較低部分存在大量業(yè)務(wù)而十分擁擠，由于超寬帶通信系統(tǒng)占據(jù)了非常寬的頻帶 (例如美國(guó)FCC認(rèn)定的UWB頻帶為3.1GHz-10. 6GHz)，其中不可避免的存在特定頻 率的干擾信號(hào)問(wèn)題(例如無(wú)限局域網(wǎng)WLAN的5.8GHz頻帶信號(hào))。如果超寬帶天線 工作頻帶更寬，例如從2GHz — 10GHz，則相應(yīng)需要考慮的干擾頻率信號(hào)就更多，諸 如WLAN的2.4GHz/5.8GHz信號(hào)，以及固定寬帶無(wú)線接入(F柳A) 3.5GHz信號(hào)等。 為了避免這些頻點(diǎn)信號(hào)的干擾，解決方法之一就是設(shè)計(jì)具有在特定頻點(diǎn)形成阻帶的 超寬帶天線。這種天線可以工作在很寬的頻帶，但是在特定的頻率上具有很大的輸 入電壓駐波比，即對(duì)于相應(yīng)頻率的信號(hào)天線呈現(xiàn)截止，不工作的狀態(tài)，從而起到減 小甚至消除超寬帶系統(tǒng)與其他通信系統(tǒng)間相互干擾的作用。目前，較多的阻帶天線 僅具有單一的阻帶，不能夠抑制多個(gè)阻帶；或者，具有兩個(gè)阻帶的天線工作帶寬受 到影響而減小。因此，設(shè)計(jì)一種具有多阻帶，超寬帶工作帶寬的天線成為亟待解決 的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提出一種采用平面印刷電路(PCB)工藝實(shí)現(xiàn)的貼 片縫隙刻蝕實(shí)現(xiàn)的多阻帶超寬帶天線，該天線能夠很好地滿足超寬帶通信系統(tǒng)要求，并且較好的解決了多頻點(diǎn)干擾問(wèn)題。天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧，滿足平面電路 集成的要求，并且具有成本低、便于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于多種應(yīng)用場(chǎng)合。技術(shù)方案所設(shè)計(jì)天線具有超寬帶天線工作帶寬(2GHz — 10.4GHz),并且可以 對(duì)三個(gè)特定頻率的干擾信號(hào)進(jìn)行抑止。天線設(shè)計(jì)基于平面印刷電路技術(shù)，采用共面 波導(dǎo)饋電，體積小巧，適合平面高度集成。本發(fā)明的超寬帶天線采用圓盤(pán)天線形式和CPW饋線，通過(guò)印刷電路板技術(shù)在微 波介質(zhì)基片實(shí)現(xiàn)。其中，通過(guò)在圓盤(pán)上刻蝕諧振縫隙，使之在特定頻點(diǎn)諧振產(chǎn)生阻 帶現(xiàn)象。添加多條縫隙，從而產(chǎn)生多個(gè)阻帶。本發(fā)明的貼片縫隙刻蝕實(shí)現(xiàn)的多阻帶超寬帶天線由一塊介質(zhì)基片和在介質(zhì)基 片上的金屬鍍層共同構(gòu)成；饋線部分采用共面波導(dǎo)形式，由信號(hào)線和對(duì)稱(chēng)分布于信 號(hào)線兩側(cè)的縫隙以及金屬地共同構(gòu)成；輻射單元釆用圓盤(pán)形式，信號(hào)線較兩側(cè)金屬 地略長(zhǎng)的延伸端與輻射單元相連；輻射單元的金屬圓盤(pán)上刻蝕有四條縫隙，內(nèi)圈為 第二非閉合圓形縫隙，第二非閉合圓形縫隙的外圈為第一非閉合圓形縫隙，第一非 閉合圓形縫隙的外圈為第一弧形縫隙，第二弧形縫隙，第一弧形縫隙，第二弧形縫 隙分別位于第一個(gè)非閉合圓形縫隙的上下兩側(cè)；在第一非閉合圓形縫隙的上方設(shè)有 第一小塊金屬層，在第二個(gè)非閉合圓形縫隙的上方設(shè)有第二小塊金屬層，分別將圓 形縫隙切斷形成非閉合圓形縫隙。有益效果1. 天線具有超寬帶特性，可以滿足超寬帶通信系統(tǒng)要求；同時(shí)，天線可以產(chǎn) 生三個(gè)頻率的阻帶，具有抗多頻點(diǎn)干擾性能。2. 天線阻帶的頻率可以通過(guò)改變刻蝕縫隙長(zhǎng)度進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，具有阻帶可調(diào) 性，因此可以滿足一些干擾頻率特殊場(chǎng)合的應(yīng)用。同時(shí)，增加刻蝕縫隙，可以實(shí)現(xiàn) 更多的阻帶特性。3. 天線整體體積小巧，采用共面波導(dǎo)饋電，可以方便與微波平面電路高度集 成，特別是與有源電路集成，適合移動(dòng)小型化設(shè)備使用。4. 整個(gè)天線的各部分集成為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全部利用PCB工藝生產(chǎn)，成本低、 精度高、重復(fù)性好，適合大批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，其中左側(cè)為正面視圖，右側(cè)為側(cè)面視圖。 圖中mm為標(biāo)記的長(zhǎng)度單位，圖2為實(shí)施實(shí)例1的反射系數(shù)測(cè)量結(jié)果，圖3為實(shí)施實(shí)例1的輸入電壓駐波比測(cè)量結(jié)果，圖4為實(shí)施例1的X0Z平面方向圖，4條曲線分別是2、 3、 5、 8GHz時(shí)的測(cè)試 結(jié)果，圖5為實(shí)施例1的YOZ平面方向圖，4條曲線分別是2、 3、 5、 8GHz時(shí)的測(cè)試 結(jié)果，圖6為實(shí)施例1的XOY平面方向圖，4條曲線分別是2、 3、 5、 8GHz時(shí)的測(cè)試 結(jié)果。以上的圖中有介質(zhì)基片l，金屬鍍層2，信號(hào)線3，縫隙4，金屬地5，輻射 單元6，第一個(gè)非閉合圓形縫隙7，第二個(gè)非閉合圓形縫隙8，第一弧形縫隙9，第 二弧形縫隙IO，第一小塊金屬層ll,第二小塊金屬層12。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的貼片縫隙刻蝕實(shí)現(xiàn)的多阻帶超寬帶天線通過(guò)特別的刻蝕縫隙實(shí)現(xiàn)阻 帶并且不破壞天線整體性能。普通縫隙，包括單個(gè)線形、弧形，以及閉合形縫隙均 會(huì)在2倍基頻處產(chǎn)生寄生諧振。本發(fā)明所選用的刻蝕縫隙能夠產(chǎn)生強(qiáng)諧振，并且對(duì) 于寄生諧振有較好的抑止作用，避免了對(duì)天線超寬帶特性的破壞，具體表現(xiàn)為 選用的非閉合圓形第一個(gè)非閉合圓形縫隙7，第二個(gè)非閉合圓形縫隙8，可以有效 的避免寄生諧振產(chǎn)生，從而不至于影響天線整體的超寬帶性能，選用的雙弧形第一 弧形縫隙9，第二弧形縫隙10相互作用，共同產(chǎn)生同一頻點(diǎn)的諧振，同時(shí)可以抑止 寄生諧振。并且上述縫隙可以進(jìn)一步推廣，具有類(lèi)似非閉合特性的矩形，橢圓，或 者其他形狀的縫隙，也可以產(chǎn)生相似的作用。同時(shí)，對(duì)于線形或弧形縫隙也可以通 過(guò)成對(duì)組合使用實(shí)現(xiàn)寄生諧振抑止的特性。通過(guò)添加更多的相似縫隙，可以實(shí)現(xiàn)更 多阻帶特性。本發(fā)明實(shí)施實(shí)例采用了共面波導(dǎo)形式作為饋線。選用微帶線形式作為饋線，采用相同的圓盤(pán)天線和刻蝕縫隙，可以同樣實(shí)現(xiàn)的具有多阻帶性能的超寬帶天線。 本發(fā)明的超寬帶天線采用圓盤(pán)天線形式和CPW饋線，通過(guò)印刷電路板技術(shù)在微波介質(zhì)基片實(shí)現(xiàn)。其中，通過(guò)在圓盤(pán)上刻蝕諧振縫隙，使之在特定頻點(diǎn)諧振產(chǎn)生阻 帶現(xiàn)象。添加多條縫隙，從而產(chǎn)生多個(gè)阻帶。貼片縫隙刻蝕多阻帶超寬帶天線(如圖1所示)由一塊介質(zhì)基片1，和在介質(zhì)基片1上的金屬鍍層2共同構(gòu)成。饋線部分采用共面波導(dǎo)形式，由信號(hào)線3和對(duì)稱(chēng) 分布于信號(hào)線兩側(cè)的縫隙4以及金屬地5共同構(gòu)成。輻射單元采用圓盤(pán)形式，該種 形式具有超寬帶特性。信號(hào)線3較兩側(cè)金屬地5略長(zhǎng)的延伸端與輻射單元6相連。 金屬圓盤(pán)上刻蝕有四條縫隙，包括第一個(gè)非閉合圓形縫隙7，第二個(gè)非閉合圓形縫 隙8 (頂部分別由第一小塊金屬層ll，第二小塊金屬層12將縫隙切斷)，以及第一 個(gè)弧形縫隙9，第二弧形縫隙IO。第一個(gè)非閉合圓形縫隙7，第二個(gè)非閉合圓形縫 隙8均為同心圓環(huán)，由于半徑不同，縫隙長(zhǎng)度也不同，從而可以諧振在兩個(gè)不同頻 率。第一弧形縫隙9，第二弧形縫隙10擁有相同的半徑和弧度，它們能夠諧振于同 一頻率。但是第一弧形縫隙9，第二弧形縫隙10的長(zhǎng)度和第一個(gè)非閉合圓形縫隙7， 第二個(gè)非閉合圓形縫隙8均不相同，這樣，刻蝕了四條縫隙的天線就能夠在三個(gè)不 同頻率上形成阻帶特性。實(shí)施例1貼片縫隙刻蝕超寬帶多阻帶天線。天線結(jié)構(gòu)如圖1所示，尺寸單位均為mm。本實(shí)施實(shí)例的基片尺寸為47X54X1。 實(shí)測(cè)天線反射系數(shù)，輸入電壓駐波比(VSWR)以及下X0Z、 Y0Z、 XOY三個(gè)平面的方 向圖結(jié)果示于圖2 圖6。
權(quán)利要求
1.一種貼片縫隙刻蝕實(shí)現(xiàn)的多阻帶超寬帶天線，其特征在于該天線由一塊介質(zhì)基片(1)和在介質(zhì)基片(1)上的金屬鍍層(2)共同構(gòu)成；饋線部分采用共面波導(dǎo)形式，由信號(hào)線(3)和對(duì)稱(chēng)分布于信號(hào)線(3)兩側(cè)的縫隙(4)以及金屬地(5)共同構(gòu)成；輻射單元(6)采用圓盤(pán)形式，信號(hào)線(3)較兩側(cè)金屬地(5)略長(zhǎng)的延伸端與輻射單元(6)相連；輻射單元(6)的金屬圓盤(pán)上刻蝕有四條縫隙，內(nèi)圈為第二個(gè)非閉合圓形縫隙(8)，第二個(gè)非閉合圓形縫隙(8)的外圈為第一個(gè)非閉合圓形縫隙(7)，第一個(gè)非閉合圓形縫隙(7)的外圈為第一弧形縫隙(9)，第二弧形縫隙(10)，第一弧形縫隙(9)，第二弧形縫隙(10)分別位于第一非閉合圓形縫隙(7)的上下兩側(cè)；在第一非閉合圓形縫隙(7)的上方設(shè)有第一小塊金屬層(11)，在第二非閉合圓形縫隙(8)的上方設(shè)有第二小塊金屬層(12)，分別將圓形縫隙切斷形成非閉合圓形縫隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片縫隙刻蝕實(shí)現(xiàn)的多阻帶超寬帶天線，其特征在 于刻蝕縫隙可以選用具有類(lèi)似非閉合特性的矩形，橢圓，或者其他形狀的縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的貼片縫隙刻蝕實(shí)現(xiàn)的多阻帶超寬帶天線，其特征在 于可以采用微帶線形式做為饋線。
全文摘要
貼片縫隙刻蝕實(shí)現(xiàn)的多阻帶超寬帶天線由一塊介質(zhì)基片(1)和在介質(zhì)基片(1)上的金屬鍍層(2)共同構(gòu)成；饋線部分采用共面波導(dǎo)形式，由信號(hào)線(3)和對(duì)稱(chēng)分布于信號(hào)線(3)兩側(cè)的縫隙(4)以及金屬地(5)共同構(gòu)成；輻射單元(6)采用圓盤(pán)形式，信號(hào)線(3)較兩側(cè)金屬地(5)略長(zhǎng)的延伸端與輻射單元(6)相連；該天線具有超寬帶特性，可以滿足超寬帶通信系統(tǒng)要求；同時(shí)，天線可以產(chǎn)生三個(gè)頻率的阻帶，具有抗多頻點(diǎn)干擾性能。天線阻帶的頻率可以通過(guò)改變刻蝕縫隙長(zhǎng)度進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，具有阻帶可調(diào)性，因此可以滿足一些干擾頻率特殊場(chǎng)合的應(yīng)用。同時(shí)，增加刻蝕縫隙，可以實(shí)現(xiàn)更多的阻帶特性。
文檔編號(hào)H01Q13/10GK101237080SQ20081001927
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者周健義, 彥 張, 偉 洪, 蒯振起 申請(qǐng)人:東南大學(xué)