基于c形槽的陷波超宽带天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于C形槽的陷波超宽带天线，其结构包括介质基板、天线辐射单元、微带馈电单元、接地单元和缝隙单元。所述的天线辐射单元为设置在介质基板正面的笑脸形结构，所述的微带馈电单元为设置在介质基板正面的矩形，所述的接地单元为设置在介质基板背面的矩形，所述的缝隙单元为刻蚀在天线辐射单元上的C形结构。本实用新型通过在天线辐射单元上刻蚀C形缝隙单元，有效地抑制了无线局域网WLAN(802.11a，5.15?5.35GHz，5.725?5.825GHz)系统的干扰，而且结构简单，体积小，易于加工制作。
【专利说明】
基于C形槽的陷波超宽带天线
技术领域
[0001]本实用新型涉及超宽带天线领域，特别涉及基于C形槽的陷波超宽带天线，主要用于超宽带无线通信系统。
【背景技术】
[0002]在超宽带通信系统的工作频段内有很多其他一些通信频段比如无线局域网WLAN(802.11a，5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)等频段，为了防止超宽带通信系统与无线局域网通信系统在通信过程中产生冲突，必须在设计超宽带通信系统时把无线局域网所使用的频段剔除掉，以保证超宽带通信系统的正常工作，因此，如何抑制无线局域网通信系统与超宽带通信系统之间的干扰就成了研究的热点问题。
[0003]为了抑制两种通信系统间的相互干扰，需要在设计的超宽带天线中引入陷波技术，即在特定的频段上具有滤波器的作用。能够实现陷波功能的方法主要可以分为两大类，第一类是在贴片或接地面上嵌入各种槽，比如互补的开口谐振环(SRRs)槽、分形槽等;第二类是在天线上加载不同的寄生单元，比如在贴片附近加载条带、在馈线附近加载开口谐振环(SRRs)等。这类方法可以在超宽带频段内实现陷波特性，但是会增加天线结构的复杂性。如文献“基于SRR结构的陷波超宽带天线设计，电子元件与材料，Vol.31N0.1，Jan.2012”使用了 SRR结构在超宽带天线中实现了陷波特性，但是其结构复杂。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种结构简单、尺寸小、平面化、成本低、带宽较宽的基于C形槽的陷波超宽带天线，其中辐射贴片上开了 C形的缝隙，可以实现陷波，通过改变C形缝隙的尺寸和位置，可以实现指定频带的陷波。
[0005]本实用新型的结构是这样的:
[0006]—种基于C形槽的陷波超宽带天线，由介质基板、覆于介质基板正面的由导电介质构成的天线辐射单元和微带馈电单元、覆于介质基板背面的由导电介质构成的接地单元，以及缝隙单元组成。
[0007]所述的导电介质为介质基板上下表面的覆铜层:铜箔。
[0008]天线福射单元与微带馈电单元位于介质基板的正面(上表面)，天线福射单元的底部与微带馈电单元的顶部相连，使得天线辐射单元与微带馈电单元合并成一个整体的导电单元;接地单元位于介质基板背面(下表面)的下部。
[0009]所述的天线辐射单元的形状类似笑脸，它是由一个月牙和一个小圆的拼接而成；月牙是由一个大圆I切掉大圆I与大圆2的相交部分而成的；大圆I的圆心与大圆2的圆心之间相距的垂直距离为0.5mm，大圆I的圆心与大圆2的圆心之间相距的水平距离为13mm;大圆I的圆心与小圆2的圆心之间相距的垂直距离为4mm，大圆I的圆心与小圆2的圆心之间相距的水平距离为3mm。
[0010]大圆I圆心的水平位置位于介质基板水平方向的中心，大圆I的圆心与介质基板底边相距的垂直距离为17.5mm。
[0011]所述的缝隙单元是在天线辐射单元上刻蚀去相应的缝隙形状，从而形成空气单元结构;缝隙单元的形状为C形，缝隙单元的张角为190度;缝隙单元中心的水平位置位于介质基板水平方向的中心，并且与介质基板的底边形成25度的夹角，缝隙单元中心与介质基板底边相距的垂直距离为13.5mm。
[0012]所述的微带馈电单元位于天线辐射单元下方，微带馈电单元的形状为矩形;微带馈电单元的底边与介质基板的底边相重合，并且微带馈电单元的水平位置位于介质基板底边的中心。
[0013]微带馈电单元的特性阻抗为50欧姆。
[0014]所述的接地单元为矩形，接地单元的两侧边和底边分别与介质基板的两侧边和底边相重合。
[0015]接地单元上边缘与位于介质基板正面的天线辐射单元下边缘在介质基板背面的投影相距的距离为0.5mm。
[0016]本实用新型的优点在于:
[0017]本实用新型的基于C形槽的陷波超宽带天线具有较宽的工作频段，其工作的频率范围为2.95?11.73GHz，并且其陷波的频段为4.61?5.855GHz，有效地抑制了无线局域网WLAN(802.11a,5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)系统的干扰;通过改变C形缝隙的尺寸和位置，可以在指定的频带实现陷波特性;基于C形槽的陷波超宽带天线的结构简单，体积小，易于加工制作，便于批量生产。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型基于C形槽的陷波超宽带天线的俯视结构示意图；
[0019]图2是本实用新型基于C形槽的陷波超宽带天线的侧视结构示意图；
[0020]图3是本实用新型基于C形槽的陷波超宽带天线的缝隙单元放大示意图；
[0021]图4是本实用新型基于C形槽的陷波超宽带天线的电压驻波比曲线图；
[0022]图5是本实用新型基于C形槽的陷波超宽带天线在4GHz处的辐射方向图。
[0023]在图1至图3中，I为介质基板，2为天线辐射单元，2-1为月牙，2-2为小圆，2-3大圆I，2-4为大圆2，3为微带馈电单元，4为接地单元，5为缝隙单元。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型的技术方案的实施作进一步的描述:
[0025]图1?3中给出的是本实用新型的实施例:一种基于C形槽的陷波超宽带天线，其特征在于:由介质基板(I)、覆于介质基板(I)正面的由导电介质构成的天线福射单元(2)和微带馈电单元(3)、覆于介质基板(I)背面的由导电介质构成的接地单元(4)，以及缝隙单元
(5)组成。所述的导电介质为介质基板(I)表面的覆铜层:铜箔。天线辐射单元(2)、微带馈电单元(3)与缝隙单元(5)位于介质基板(I)的正面(上表面)，天线辐射单元(2)的底部与微带馈电单元(3)的顶部相连，使得天线辐射单元(2)与微带馈电单元(3)合并成一个整体的导电单元;接地单元(4)位于介质基板(I)背面(下表面)的下部。所述的天线辐射单元(2)的形状类似笑脸，它是由一个月牙(2-1)和一个小圆(2-2)的拼接而成；月牙(2-1)是由一个大圆I (2-3)切掉大圆1(2-3)与大圆2(2-4)的相交部分而成的;大圆1(2-3)的圆心与大圆2(2-4)的圆心之间相距的垂直距离为0.5mm，大圆I (2-3)的圆心与大圆2(2-4)的圆心之间相距的水平距离为13mm;大圆I (2-3)的圆心与小圆(2-2)的圆心之间相距的垂直距离为4mm，大圆I(2-3)的圆心与小圆(2-2)的圆心之间相距的水平距离为3mm。大圆1(2-3)圆心的水平位置位于介质基板(I)水平方向的中心，大圆1(2-3)的圆心与介质基板(I)底边相距的垂直距离为17.5mm。所述的缝隙单元(5)是在天线辐射单元(2)上刻蚀去相应的缝隙形状，从而形成空气单元结构;缝隙单元(5)的形状为C形，缝隙单元(5)的张角为190度;缝隙单元(5)中心的水平位置位于介质基板(I)水平方向的中心，并且与介质基板(I)的底边形成25度的夹角，缝隙单元(5)中心与介质基板(I)底边相距的垂直距离为13.5mm。所述的微带馈电单元
(3)位于天线辐射单元(2)下方，微带馈电单元(3)的形状为矩形;微带馈电单元(3)的底边与介质基板(I)的底边相重合，并且微带馈电单元(3)的水平位置位于介质基板(I)底边的中心;微带馈电单元(3)的特性阻抗为50欧姆。所述的接地单元(4)的形状为矩形，接地单元
(4)的两侧边和底边分别与介质基板(I)的两侧边和底边相重合。接地单元(4)上边缘与位于介质基板(I)正面的天线辐射单元(2)下边缘在介质基板(I)背面的投影相距的距离为
0.5mm ο
[0026]本实用新型基于C形槽的陷波超宽带天线采用的是介电常数为4.4的FR4介质基板，介质基板的长度和宽度分别为3Imm和30mm，厚度为1.6mm。天线福射单元是通过三个圆演变而成的，其中两个大圆的半径分别为12mm和11mm，小圆的半径为7.5mm;两个大圆的圆心距离介质基板底边边缘的距离分别为17.5mm和17mm，小圆的圆心距离介质基板底边边缘的距离为21.5mm。微带馈电单元为矩形，其长度和宽度分别为5.5mm和3mm;接地单元也为矩形，其长度和宽度分别为5mm和30mm。缝隙单元是由两个圆弧演变而成的，大圆弧与小圆弧的半径分别为5mm和4.7mm，两个圆弧的圆心相重合，并且两个圆弧的张角都为190度。
[0027]对照附图4，图4给出了基于C形槽的陷波超宽带天线的电压驻波比(VSWR)曲线图。根据图4可见，天线的工作频率范围(VSWR<2)为2.95?11.73GHz，并且陷波频段为4.61?5.855GHz，包含了 无线局域网 WLAN(802.11a,5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)频段。
[0028]对照附图5，图5给出了基于C形槽的陷波超宽带天线在4GHz辐射方向图，根据图5可见，在这个频点上，天线的辐射方向图具有全向的辐射特性。
[0029]本实用新型基于C形槽的陷波超宽带天线频率范围为2.95?11.73GHz，并且陷波频段为4.61?5.855GHz，有效地抑制了无线局域网WLAN(802.11a,5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)系统的干扰，并且基于C形槽的陷波超宽带天线在4GHz频率出具有全向的辐射特性。而且天线的结构简单、体积小、易于加工制作，因此本实用新型具有广泛的应用前景。
【主权项】
1.一种基于C形槽的陷波超宽带天线，其特征在于:由介质基板(I)、覆于介质基板(I)正面的由导电介质构成的天线辐射单元(2)和微带馈电单元(3)、覆于介质基板(I)背面的由导电介质构成的接地单元(4)，以及缝隙单元(5)组成； 天线辐射单元(2)、微带馈电单元(3)与缝隙单元(5)位于介质基板(I)的正面，天线辐射单元(2)的底部与微带馈电单元(3)的顶部相连，使得天线辐射单元(2)与微带馈电单元(3)合并成一个整体的导电单元;接地单元(4)位于介质基板(I)背面的下部。2.根据权利要求1所述的基于C形槽的陷波超宽带天线，其特征在于:所述的导电介质为介质基板(I)表面的覆铜层:铜箔。3.根据权利要求1所述的基于C形槽的陷波超宽带天线，其特征在于:所述的天线辐射单元(2)是由一个月牙(2-1)和一个小圆(2-2)的拼接而成；月牙(2-1)是由一个大圆1(2-3)切掉大圆I (2-3)与大圆2(2-4)的相交部分而成的。4.根据权利要求1或3所述的基于C形槽的陷波超宽带天线，其特征在于:所述的缝隙单元(5)是在天线辐射单元(2)上刻蚀去相应的缝隙形状，从而形成空气单元结构;缝隙单元(5)的形状为C形，缝隙单元(5)的张角为190度;缝隙单元(5)与介质基板(I)的底边形成25度的夹角。5.根据权利要求1所述的基于C形槽的陷波超宽带天线，其特征在于:所述的微带馈电单元(3)位于天线辐射单元(2)下方，微带馈电单元(3)的形状为矩形;微带馈电单元(3)的底边与介质基板(I)的底边相重合，并且微带馈电单元(3)的水平位置位于介质基板(I)底边的中心;微带馈电单元(3)的特性阻抗为50欧姆。6.根据权利要求1所述的基于C形槽的陷波超宽带天线，其特征在于:所述的接地单元(4)的形状为矩形，接地单元(4)的两侧边和底边分别与介质基板(I)的两侧边和底边边缘相重合。7.根据权利要求6所述的基于C形槽的陷波超宽带天线，其特征在于:接地单元(4)上边缘与位于介质基板(I)正面的天线辐射单元(2)下边缘在介质基板(I)背面的投影相距的距离为0.5mm ο
【文档编号】H01Q1/50GK205646137SQ201521068444
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年12月21日
【发明人】郁剑
【申请人】南京工业大学