一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及天线应用领域，具体涉及一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，可以应用在手持移动终端设备中。一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其组成包括：介质基板、辐射贴片、弯折形寄生元和共面波导馈电结构，所述的共面波导馈电结构由共面波导馈电信号带线，共面波导接地面以及共面波导馈电信号带线与共面波导接地面之间的缝隙组成，共面波导接地面尺寸的大小和板尺寸的大小一致；所述的辐射贴片与共面波导馈电信号带线连接在一起，弯折形寄生元围绕在辐射贴片的端部，共面波导接地面围绕在辐射贴片和共面波导馈电信号带线的周围；辐射贴片、弯折形寄生元和共面波导馈电结构印刷在介质基板上。
【专利说明】一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及天线应用领域，具体涉及一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，可以应用在手持移动终端设备中。
【背景技术】
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[0002]近年来，个人无线通信技术的发展日新月异，人们要求手持通信终端要有更高的传输速率，同时系统的带宽也朝着宽带方向发展，超宽带通信技术不仅能提供高的传输速率，而且系统的结构简单，成为国内外学者的研宄热点之一。超宽带天线作为超宽带通信系统的主要组成部分得到了广泛的研宄，但是在超宽带通信系统的带宽内存在各种各样的已经使用的窄带通信系统，这些窄带系统会对超宽带通信系统造成潜在的干扰，反之亦然。如果不采用适当的技术来抑制或者消除谐波和寄生发射，超宽带天线将对附近的设备产生电磁干扰，危及系统本身和邻近系统的正常工作，特别是对目前使用的窄带无线通信系统造成严重的干扰。为了解决超宽带系统与传统的窄带系统之间的干扰问题，常常在天线的后端增加滤波器，进而滤除不需要的信号干扰。然而，这种方法不仅增加了设备的体积，增加成本，同时会造成天线与微波电路不匹配，甚至减低系统的整体效能。为了克服以上不足，设计带有陷波特性的超宽带天线是解决该问题的有效途径之一。陷波超宽带天线主要解决以下缺点:(I)天线与滤波器单独设计，增加了设计的复杂性，设计结构简单的超宽带天线是满足现代通信的研宄方向之一。(2)目前大多数超宽带天线，在系统集成时通常需要钻孔，使用电抗元件等方式和射频前端连接，因此增加系统的复杂性，降低了系统的效能，不能满足小型化的需求。(3)目前已经设计的多数陷波天线主要采用在超宽带天线的辐射贴片或者天线的接地面上刻蚀各种各样的槽实现陷波，这些槽会泄露电磁波，进而干扰临近的电子器件和设备。
[0003]传统的印刷超宽带天线主要是采用双锥结构，偶极子结构等，天线的尺寸相对较大，不利于手持移动终端设备的小型化设计，为了减小天线的体积，同时便于和射频前端集成，中国专利“一款超宽带阶梯地板印刷单极子天线，申请编号2005100242288.7”阐述了一种基于阶梯型接地板和椭圆形辐射单元的超宽带天线，该天线的阶梯型接地面尺寸较大，且该天线不能滤除不需要的信号干扰。为了避免或者降低不需要的潜在干扰，采用陷波技术设计超宽带天线是解决相互干扰的有效方法。文献“Widebandmicrostrip-fed monopole antenna having frequency band-notch funct1n, KyunghoChung，Jaemoung Kimj and Jaehoon Choi, IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters, vol.15，n0.11，2005.”提出一种微带馈电的超宽带天线，通过在天线的福射贴片上刻蚀倒U形槽的结构实现陷波，然而倒U形槽会辐射电磁波，进而影响天线的辐射方向图。为了提高天线的性能，文献“Design of a 5.8-GHz rectenna incorporating anew patch antenna，Ching-Hong K.Chin, Quan XuejChi Hou Chan,IEEE Antennas AndWireless Propagat1n Letters, vol.4，2005”提出一种在馈电线上集成滤波器的方法抑制或者降低不需要的带外信号，该结构不仅增加了天线的体积，且不利于加工调试。文献“Miniaturizat1n cantor set fractal ultrawideband antenna with a notch bandcharacteristic, Yingsong Li, Xiaodong Yang, Chengyuan Liu, Tao Jiang, Microwaveand Optical Technology Letters, vol.54，n0.5，pp.1227-1230，2012” 提出米用康托集分形理论设计超宽带天线，并采用T形调谐棒技术设计陷波特性，实现陷波超宽带天线的设计。然而在一些特定场合T形调谐棒的放置位置和设计困难。文献“A compactnotch band ultra-wideband antenna using a pair of I—shaped parasitic elements，Ming Li, Xiaodong Yang, Xiaoming Zhu and Bingxin Yang, 5th Global Symposium onMillimeter Waves (GSMM)，2012”提出采用两个I形寄生元结构的陷波超宽带天线，然而该天线的辐射单元，接地面和寄生元印刷在介质基板的两面，不但增加了天线的设计成本，而且不便于调试和与微波射频前端集成。为了进一步提高天线的性能，本实用新型的设计一种带有弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线。
【发明内容】
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[0004]本实用新型的目的是提供一种宽带带有陷波特性的超宽带天线，该天线可以使用在宽带检测，电子对抗，无线通信的手持移动设备中，降低超宽带系统与不需要的窄带系统之间的干扰。
[0005]上述的目的通过以下的技术方案实现:
[0006]一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其组成包括:介质基板、辐射贴片、弯折形寄生元和共面波导馈电结构，所述的共面波导馈电结构由共面波导馈电信号带线，共面波导接地面以及共面波导馈电信号带线与共面波导接地面之间的缝隙组成，共面波导接地面尺寸的大小和板尺寸的大小一致；所述的辐射贴片与共面波导馈电信号带线连接在一起，弯折形寄生元围绕在辐射贴片的端部，共面波导接地面围绕在辐射贴片和共面波导馈电信号带线的周围；辐射贴片、弯折形寄生元和共面波导馈电结构印刷在介质基板上。
[0007]所述的共面波导接地面围绕辐射贴片的空间形状为矩形结构。
[0008]所述的共面波导接地面围绕辐射贴片的空间形状也可以采用五边形、圆形或正六边形结构。
[0009]所述的辐射贴片为工形，弯折形寄生元围绕在工形辐射贴片的端部或底部。
[0010]所述的辐射贴片还可以为T形或弯折形结构，弯折形寄生元围绕在T形或弯折形车■射贴片的上部。
[0011]所述的天线的陷波特性主要由弯折形寄生元产生，弯折形寄生元围绕在辐射贴片的端部，通过调节弯折形寄生元的尺寸以及弯折形寄生元与辐射贴片之间的耦合缝隙，可以改变陷波特性的中心谐振频率和阻抗带宽。
[0012]所述的介质基板的介电常数是2.65。
[0013]有益效果:
[0014]1.本实用新型采用环形共面波导接地面结构，不仅可以降低外界的电磁干扰，而且便于实现超宽带阻抗匹配。
[0015]2.本实用新型优选方案共面波导接地面围绕辐射贴片的空间形状采用矩形宽槽结构，便于实现宽带阻抗匹配，且便于实际的调试和制造。
[0016]3.本实用新型优选方案采用工形辐射贴片，不仅便于调节，且可以延长电流的流经路径，增加天线的阻抗带宽，便于满足超宽带通信的设计需求。
[0017]4.本实用新型采用弯折形寄生元结构产生陷波特性，不仅避免了因传统刻槽技术造成的电磁泄露，同时可以提供宽带可调谐的陷波特性，通过改变该寄生元的尺寸，以及其与工形辐射贴片之间的距离，调整陷波特性的中心频率和陷波带宽。
[0018]5.本实用新型所设计的陷波超宽带天线，结构简单、工作带宽宽、陷波特性可调，成本低廉，且能避免电磁泄露造成的干扰。
[0019]6.本实用新型所设计的弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，印刷在介质基板的单面，且采用共面波导馈电结构，便于批量生产，且利于和微波射频前端集成，实现小型化设计。
【专利附图】
【附图说明】
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[0020]附图1为辐射贴片为工形的本实用新型结构俯视图；
[0021]附图2为图1的侧视图；
[0022]附图3为辐射贴片为T形的本实用新型结构俯视图。
[0023]其中:图1 101、共面波导馈电信号带线 102、共面波导接地面 103、矩形结构1041、工形辐射贴片底部 1042、工形辐射贴片端部 105、弯折形寄生元106、缝隙107、介质基板 204、T形辐射贴片
【具体实施方式】
[0024]实施例1:
[0025]一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其组成包括:介质基板，工形辐射贴片，弯折形寄生元105，共面波导馈电结构；共面波导馈电结构由共面波导馈电信号带线101、共面波导接地面102和共面波导馈电信号带线101与共面波导接地面102之间的缝隙106组成，所述的工形辐射贴由端部1042和底部1041组成，所述的工形辐射贴片直接与共面波导馈电信号带101连接，所述的共面波导接地面围绕辐射贴片的空间形状为矩形；所述的共面波导接地面围绕在工形辐射贴片和共面波导馈电信号带线的周围，所述的弯折形寄生元105加载在工形辐射贴片的端部1042上，可以通过调节弯折形寄生元的尺寸以及其与工形辐射贴片之间的耦合，调整陷波频率和陷波带宽。弯折形寄生元产生的陷波，类似于一个滤波器，通过寄生耦合在陷波频带内产生谐振，避免了因采用在辐射元上或者接地面上刻蚀槽引起的电磁波的泄露，可以抑制不需要的信号和寄生辐射，进而实现较好的电磁兼容性设计。
[0026]辐射贴片、弯折形寄生元和共面波导馈电结构印刷在介质基板107上。
[0027]实施例2:
[0028]实施例1所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其陷波特性主要由围绕在工形辐射贴片上部的弯折形寄生元获得。采用弯折形寄生元加载的T形辐射贴片的单陷波超宽带天线如图3所示。其组成包括:介质基板、T形辐射贴片204、弯折形寄生元105、共面波导馈电结构，所述的共面波导馈电结构由共面波导馈电信号带线101、共面波导接地面102和共面波导馈电信号带线101与共面波导接地面102之间的缝隙106组成，T形辐射贴片、弯折形寄生元和共面波导馈电结构印刷在介质基板上。所述的T形辐射贴片直接与共面波导馈电信号带101连接，所述的矩形结构103印刷在介质基板107上，所述的共面波导接地面围绕在T形辐射贴片和共面波导馈电信号带线的周围，所述的弯折形寄生元105加载在T形辐射贴的端部，可以通过调节弯折形寄生元的尺寸以及其与T形辐射单元之间的耦合，调整陷波频率和陷波带宽。该天线的结构简单，且调整方便，便于小型化设计。
[0029]实施实例3
[0030]实施例1或2所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，所述的天线均由介质基板、工形辐射贴片或者T形辐射贴片、共面波导馈电信号带线、矩形结构，弯折形寄生元和共面波导接地面组成；在没有弯折形寄生元的时候，上述天线可以做为一副超宽带天线，只要选择合适的尺寸，就能满足其超宽带工作特性，覆盖3.lGHz-10.6GHz的超宽带通信频段。
【权利要求】
1.一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其组成包括:介质基板、辐射贴片、弯折形寄生元和共面波导馈电结构，其特征在于:所述的共面波导馈电结构由共面波导馈电信号带线，共面波导接地面以及共面波导馈电信号带线与共面波导接地面之间的缝隙组成，共面波导接地面尺寸的大小和板尺寸的大小一致；所述的辐射贴片与共面波导馈电信号带线连接在一起，弯折形寄生元围绕在辐射贴片的端部，共面波导接地面围绕在辐射贴片和共面波导馈电信号带线的周围；辐射贴片、弯折形寄生元和共面波导馈电结构印刷在介质基板上。
2.根据权利要求1所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其特征在于:所述的共面波导接地面围绕辐射贴片的空间形状为矩形。
3.根据权利要求1所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其特征在于:所述的共面波导接地面围绕辐射贴片的空间形状也可以采用五边形、圆形或正六边形结构。
4.根据权利要求1所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其特征在于:所述的辐射贴片为工形，弯折形寄生元围绕在工形辐射贴片的端部或底部。
5.根据权利要求1所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其特征在于:所述的辐射贴片还可以为T形或弯折形结构，弯折形寄生元围绕在T形或弯折形辐射贴片的端部。
6.根据权利要求1所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其特征在于:所述的天线的陷波特性主要由弯折形寄生元产生，弯折形寄生元围绕在辐射贴片的端部，通过调节弯折形寄生元的尺寸以及弯折形寄生元与辐射贴片之间的耦合缝隙，可以改变陷波特性的中心谐振频率和阻抗带宽。
7.根据权利要求1所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其特征在于:所述的介质基板的介电常数是2.65。
8.根据权利要求1所述的一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线，其特征在于:在没有弯折形寄生元的时候，上述天线可以做为一副超宽带天线，只要选择合适的尺寸，就能满足其超宽带工作特性，覆盖3.lGHz-10.6GHz的超宽带通信频段。
【文档编号】H01Q1/50GK204167480SQ201420373114
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】陈海鹏, 千庆姬, 吕颖达, 王玉, 朱叶, 李梦臻, 秦俊, 范子龙 申请人:吉林大学