双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线。该天线由伞形振子辐射贴片（1）、馈电传输线（2）、介质基板（5）和陷波反射器（6）组成，其中两片伞形振子辐射贴片成伞形印制于介质基板（5）的同一面，分别与馈电传输线的导带（3）和地（4）在传输线末端（10）相连。陷波反射器（6）由两段长度不等的终端开路的左边双线开路线（11）和右边双线开路线（12）构成，其导带和地在陷波反射器的第一加载点（9）和第二加载点（13）分别与馈电传输线的导带（3）和地（4）相连。该天线的陷波反射器，在天线的工作频段内可提高天线增益，同时在低于工作频段的两个陷波频段内可作为滤波器，抑制天线的辐射。
【专利说明】双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天线，尤其是一种双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线，属于天线制造的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]天线作为无线通信系统中重要的前端器件，不仅可以辐射或者接收有用的射频信号，对于落在其工作频段内的其他无用或者有害信号，天线也会进行无差别的辐射或者接收。在某些情况下，这种情况会对天线收发系统造成较大的干扰，例如超外差式接收机中存在的镜像频率信号干扰。超外差式结构由于具有较高的灵敏度和选择性，其在现代通信系统和雷达系统中具有广泛的应用，因此镜像频率抑制措施必不可少。常用的解决办法为在射频电路中插入镜像滤波器，从而过滤掉接收信号中的镜像频率信号。这在一定程度上降低了系统的性能，加重了系统的负担，同时增加了成本需求。具有陷波或者滤波特性的天线，能够对一些特定频段进行滤波，兼具了天线与滤波器的功能，是解决这一问题的有效方法。
[0003]伞形振子天线作为一种双线天线，具备了双线天线低剖面、低成本、体积小、重量轻、易与电路板集成等优点，同时伞形振子辐射贴片尺寸较小，在现代无线通信系统中应用非常广泛。但是其增益较低，不适用于某些增益需求高的场合。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明目的是提出一种双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线，该天线的陷波反射器既具有宽带反射器的作用，使得天线工作频段内的增益得到提高，同时还具有陷波特性，使得低于天线工作频率的某两个频段的天线辐射得到抑制，而且天线结构简单，尺寸较小。
[0005]技术方案:本发明的双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线包括两片伞形振子辐射贴片、馈电传输线、介质基板和陷波反射器；伞形振子辐射贴片、馈电传输线和陷波反射器都在介质基板上；两片伞形振子辐射贴片的形状是矩形，两片伞形振子辐射贴片成伞形张开、其张角在120度到160度之间，两片伞形振子辐射贴片印制在介质基板的同一面，一片伞形振子辐射贴片与馈电传输线的导带直接连接，另一片伞形振子贴片经过金属化接地过孔与介质基板另一面的馈电传输线的地在馈电传输线的末端相连；陷波反射器由两段长度不等、终端开路的左边双线开路线和右边双线开路线所组成的双线传输线构成；双线传输线的导带和地分别印制于介质基板的两面，左边双线开路线和右边双线开路线分别置于馈电传输线的两侧，其伸展方向与馈电传输线的方向垂直；陷波反射器的第一加载点和陷波反射器的第二加载点均位于馈电传输线的输入端和馈电传输线的末端之间，在陷波反射器的第一加载点，左边双线开路线的导带和地分别与馈电传输线的导带和馈电传输线的地相连，在陷波反射器的第二加载点，右边双线开路线的导带和地分别与馈电传输线的导带和馈电传输线的地相连。
[0006]所述的馈电传输线的地的宽度在馈电传输线的输入端最宽，然后逐渐变窄、在馈电传输线的输入端和陷波反射器的第一加载点之间变为和馈电传输线的导带一样的宽度。
[0007]所述的左边双线开路线的长度约为第一陷波频段波长的四分之一，右边双线开路线的长度约为第二陷波频段波长的四分之一，以实现在两个陷波频段内抑制天线的辐射。
[0008]所述的双线传输线的左边双线开路线和右边双线开路线的长度均比伞形振子辐射贴片的长度要长，以实现反射器的作用；且陷波反射器的第一加载点与馈电传输线的末端之间的间距在约为四分之一最大工作波长附近进行调谐，陷波反射器的第二加载点与馈电传输线的末端之间的间距在约为四分之一最小工作波长附近进行调谐，以同时实现较佳反射器特性与匹配性能。
[0009]在低于天线工作频率的两个陷波频段，由于左边双线开路线和右边双线开路线均是终端开路，且左边双线开路线的长度约为第一陷波频段波长的四分之一、右边双线开路线的长度约为第二陷波频段波长的四分之一，因此在馈电传输线上陷波反射器的第一加载点和第二加载点，在两个陷波频段上，左边双线开路线和右边双线开路线的输入阻抗分别为零，因此馈电传输线上陷波反射器的第一加载点和第二加载点处，总输入阻抗分别为零。因此双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线在两个陷波频段等效为终端短路的传输线，天线的输入信号在馈电传输线上被陷波反射器全反射回输入端，从而抑制了这两个频段的天线辐射，形成陷波特性。在天线的工作频段，左边双线开路线和右边双线开路线的长度均大于四分之一工作波长，从而大于天线伞形振子辐射贴片的长度，因此陷波反射器可实现其反射器的特性，使得天线增益得到提高。
[0010]左边双线开路线和右边双线开路线的长度决定了陷波特性对应的工作频率，因此，调整左边双线开路线和右边双线开路线的长度，可以分别直接调节陷波反射器的两个陷波频率。
[0011]伞形振子天线的工作频率，由其伞形振子辐射贴片的长度决定，因此，调整伞形振子辐射贴片的长度，可以直接调节天线的工作频率。
[0012]对应于伞形振子天线的工作频段，陷波反射器的第一加载点与馈电传输线的末端之间的间距大约为工作频段低频端的四分之一波长，陷波反射器的第二加载点与馈电传输线的末端之间的间距大约为工作频段高频端的四分之一波长，这样就展宽的工作带宽，可以在较宽的频带内同时实现好的反射器性能和匹配性能。
[0013]有益效果:本发明的有益效果是，所提出的双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线，其陷波反射器能够在天线较宽的工作频段内作为反射器，提高天线的增益，同时陷波反射器还具有陷波作用，可以滤除两个陷波频段内信号对天线的干扰，在陷波频段内天线的增益得到较强的抑制，而且天线的尺寸紧凑。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
[0015]图中有:伞形振子辐射贴片1，馈电传输线2，馈电传输线的导带3，馈电传输线的地4,介质基板5,陷波反射器6,双线传输线7,馈电传输线的输入端8,陷波反射器的第一加载点9，馈电传输线的末端10，左边双线开路线11，右边双线开路线12，陷波反射器的第二加载点13。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0017]本发明所采用的技术方案是:双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线包括两片伞形振子辐射贴片1、馈电传输线2、介质基板5和陷波反射器6 ;伞形振子辐射贴片1、馈电传输线2和陷波反射器6都在介质基板5上；两片伞形振子辐射贴片I的形状是矩形，两片伞形振子辐射贴片I成伞形张开、其张角在120度到160度之间，两片伞形振子辐射贴片I印制在介质基板5的同一面，一片伞形振子辐射贴片与馈电传输线的导带3直接连接，另一片伞形振子贴片经过金属化接地过孔与介质基板5另一面的馈电传输线的地4在馈电传输线的末端10相连；陷波反射器6由两段长度不等、终端开路的左边双线开路线11和右边双线开路线12所组成的双线传输线7构成；双线传输线7的导带和地印制于介质基板5的两面，左边双线开路线11和右边双线开路线12分别置于馈电传输线2的两侧，其伸展方向与馈电传输线2的方向垂直；陷波反射器的第一加载点9和陷波反射器的第二加载点13均位于馈电传输线2的输入端8和馈电传输线的末端10之间,在陷波反射器的第一加载点9，左边双线开路线11的导带和地分别与馈电传输线2的导带3和馈电传输线的地4相连，在陷波反射器的第二加载点13，右边双线开路线12的导带和地分别与馈电传输线2的导带3和馈电传输线的地4相连。馈电传输线2的地4的宽度在馈电传输线2的输入端8最宽，然后逐渐变窄、在馈电传输线2的输入端8和陷波反射器的第一加载点9之间变为和馈电传输线2的导带3 —样的宽度。左边双线开路线11的长度约为第一陷波频段波长的四分之一，右边双线开路线12的长度约为第二陷波频段波长的四分之一，以实现在两个陷波频段内抑制天线的辐射。双线传输线7的左边双线开路线11和右边双线开路线12的长度均比伞形振子辐射贴片I的长度要长，以实现反射器的作用；且陷波反射器的第一加载点9与馈电传输线的末端10之间的间距在约为四分之一最大工作波长附近进行调谐，陷波反射器的第二加载点13与馈电传输线的末端10之间的间距在约为四分之一最小工作波长附近进行调谐，以同时实现较佳反射器特性与匹配性能。
[0018]在低于天线工作频率的两个陷波频段，由于左边双线开路线和右边双线开路线均是终端开路，且左边双线开路线的长度约为第一陷波频段波长的四分之一、右边双线开路线的长度约为第二陷波频段波长的四分之一，因此在馈电传输线上陷波反射器的第一加载点9和第二加载点13，在两个陷波频段上，左边双线开路线和右边双线开路线的输入阻抗分别为零，因此馈电传输线上陷波反射器的第一加载点9和第二加载点13处，总输入阻抗为零。因此双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线在两个陷波频段等效为终端短路的传输线，天线的输入信号在馈电传输线上被陷波反射器全反射回输入端，从而抑制了这两个频段的天线辐射，形成陷波特性。在天线的工作频段，左边双线开路线和右边双线开路线的长度均大于四分之一工作波长，从而大于天线伞形振子辐射贴片的长度，因此陷波反射器可实现其反射器的特性，使得天线增益得到提高，通过调整陷波反射器与伞形振子辐射贴片之间的距离，即可得到最佳天线增益。
[0019]为同时保证陷波特性和反射特性，左边双线开路线和右边双线开路线的长度均要大于天线伞形振子辐射贴片的长度，因此陷波频率要低于天线工作频率，同时陷波频率的大小可通过调节陷波反射器左边双线开路线和右边双线开路线的长度进行调节。
[0020]对应于伞形振子天线的工作频段，陷波反射器的第一加载点与馈电传输线的末端之间的间距大约为工作频段低频端的四分之一波长，陷波反射器的第二加载点与馈电传输线的末端之间的间距大约为工作频段高频端的四分之一波长，这样就展宽的工作带宽，可以在较宽的频带内同时实现好的反射器性能和匹配性能。
[0021]在结构上，该双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线的馈电传输线的导带3的宽度在微带传输线部分和双线传输线部分均保持不变。馈电传输线的地4的宽度在馈电传输线的输入端8较宽，使得输入端为微带线，方便与馈电同轴线相连；在陷波反射器的第一加载点9与馈电传输线的末端10之间，馈电传输线的地4的宽度与导带3的宽度一致，形成双线传输线，方便对伞形振子辐射贴片I进行馈电。馈电传输线的输入端8和陷波反射器的第一加载点9之间，地4的宽度可呈线性或者弧形渐变。两片伞形振子辐射贴片I的形状可为矩形条带，或带锯齿边的矩形条带等形状。
[0022]在制造上，该双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线的制造工艺可以采用半导体工艺、陶瓷工艺、激光工艺或印刷电路工艺。该双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线由伞形振子辐射贴片1、馈电传输线2、介质基板5和陷波反射器6所组成，其中伞形振子辐射贴片1、馈电传输线2的导带3和地4、以及陷波反射器6的双线传输线7的导带和地，皆由导电性能良好的导体材料构成，印制于介质基板5上。介质基板5要使用损耗尽可能低的介质材料。两片伞形振子辐射贴片I印制在介质基板5的同一面，一片伞形振子辐射贴片与馈电传输线的导带3直接连接，另一片伞形振子贴片经过金属化接地过孔与介质基板5另一面的馈电传输线的地4在馈电传输线的末端10相连，以便于通过双线-微带传输线进行馈电。陷波反射器6的双线传输线7的左边双线开路线11和右边双线开路线12的导带和地也印制于介质基板5的两面，分别与馈电传输线2的导带3和地4在陷波反射器的第一加载点9和第二加载点13相连。
[0023]根据以上所述，便可实现本发明。
【权利要求】
1.一种双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线，其特征在于该双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线包括两片伞形振子辐射贴片(I)、馈电传输线(2)、介质基板(5)和陷波反射器(6);伞形振子辐射贴片(I)、馈电传输线(2)和陷波反射器(6)都在介质基板(5 )上；两片伞形振子辐射贴片(I)的形状是矩形，两片伞形振子辐射贴片(I)成伞形张开、其张角在120度到160度之间，两片伞形振子辐射贴片(I)印制在介质基板(5)的同一面，一片伞形振子辐射贴片与馈电传输线的导带(3)直接连接，另一片伞形振子贴片经过金属化接地过孔与介质基板(5 )另一面的馈电传输线的地(4 )在馈电传输线的末端(10 )相连；陷波反射器(6)由两段长度不等、终端开路的左边双线开路线(11)和右边双线开路线(12)所组成的双线传输线(7)构成；双线传输线(7)的导带和地分别印制于介质基板(5)的两面，左边双线开路线(11)和右边双线开路线(12)分别置于馈电传输线(2)的两侧，其伸展方向与馈电传输线(2)的方向垂直；陷波反射器的第一加载点(9)和陷波反射器的第二加载点(13 )均位于馈电传输线(2 )的输入端(8 )和馈电传输线的末端(10 )之间，在陷波反射器的第一加载点(9)，左边双线开路线(11)的导带和地分别与馈电传输线(2)的导带(3)和馈电传输线的地(4)相连，在陷波反射器的第二加载点(13)，右边双线开路线(12)的导带和地分别与馈电传输线(2)的导带(3)和馈电传输线的地(4)相连。
2.根据权利要求1所述的双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线，其特征在于所述的馈电传输线(2)的地(4)的宽度在馈电传输线(2)的输入端(8)最宽，然后逐渐变窄、在馈电传输线(2)的输入端(8)和陷波反射器的第一加载点(9)之间变为和馈电传输线(2)的导带(3)—样的宽度。
3.根据权利要求1所述的双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线，其特征在于所述的左边双线开路线(11)的长度约为第一陷波频段波长的四分之一，右边双线开路线(12)的长度约为第二陷波频段波长的四分之一，以实现在两个陷波频段内抑制天线的辐射。
4.根据权利要求1所述的双频陷波反射器的宽带平面伞形共面振子天线，其特征在于所述的双线传输线(7)的左边双线开路线(11)和右边双线开路线(12)的长度均比伞形振子辐射贴片(I)的长度要长，以实现反射器的作用；且陷波反射器的第一加载点(9)与馈电传输线的末端(10)之间的间距在约为四分之一最大工作波长附近进行调谐，陷波反射器的第二加载点(13)与馈电传输线的末端(10)之间的间距在约为四分之一最小工作波长附近进行调谐，以同时实现较佳反射器特性与匹配性能。
【文档编号】H01Q15/14GK104241841SQ201410517521
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】赵嘉宁 申请人:东南大学