一种基于clv-ebg结构具有带阻特性的uwb天线的制作方法

文档序号:8364113阅读:351来源:国知局
一种基于clv-ebg结构具有带阻特性的uwb天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种天线,特别是一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线。将 角部过孔蘑燕形电磁带隙结构(CLV-EBG)与正六边形超宽带(UWB)天线的馈线稱合,在保 证天线小型化、宽频带、良好的辐射特性的同时,有效地滤除了无线个人局域网(WLAN)频段 的信号,适用于UWB无线通信系统。
【背景技术】
[0002] 2002 年 2 月美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission :FCC) 将3. 1~10. 6GHz频段划为商用的UWB无线通信业务使用,自此以后,超宽带技术获得了 快速发展,UWB天线的研究与设计作为UWB无线通信的关键技术之一,已成为了研究的热 点。由于UWB系统的工作频段与现有无线通信系统的某些频段重合,如全球微波互联接入 (评1麻父,3.36抱-3.66抱),无线个人局域网(肌^^,(5.156抱-5.8256抱))等。为了减少而8 天线对这些频段内系统通信造成干扰,具有陷波特性的UWB天线被广泛关注。
[0003] 在实现良好的陷波特性的同时,保证UWB天线的小型化,宽频带,良好的辐射特性 是一个比较棘手的难题。目前为止具有陷波特性的UWB天线已有大量的研究成果,实现陷 波的技术可以概括为以下几种:
[0004] (1)在辐射贴片或接地板刻蚀槽线
[0005] (2)添加寄生元素
[0006](3)加载SIR的带阻滤波器
[0007] 这些实现陷波的技术存在着以下不足:在天线辐射贴片上刻槽和在辐射贴片附近 增加寄生单元的方法都会改变天线辐射贴片表面的电流分布,影响天线的辐射方向图;在 天线地板刻槽的方法会使部分能量从地板槽泄漏,对天线方向图的后瓣产生影响,减小天 线的增益;添加寄生元素会增加天线的尺寸,而加载SIR的带阻滤波器,使结构复杂,集成 难度高。另外这些方法普遍存在的一个问题是,各个陷波频带相互影响,不易独立控制。
[0008] 电磁带隙(EBG)结构以其优异的频率带隙特性,结构简单,易于集成,带隙特性易 于调节,如果加以小型化,通过与输入端耦合,可方便独立地实现和控制超宽带天线各个陷 波,而对辐射贴片的电流分布影响较小,可保持良好的辐射特性,增益效果。因此,设计一款 基于EBG结构具有陷波特性的高性能超宽带天线具有深远的意义。

【发明内容】

[0009] 本发明的目的在于改善现有UWB天线陷波技术中影响天线辐射特性、增大天线尺 寸、陷波不易独立控制等缺陷,将一定尺寸参数的CLV-EBG结构加载于正六边形UWB天线的 馈线附近,形成耦合,有效地滤除了 WLAN频段的信号,并且陷波频段特性可以通过CLV-EBG 结构独立调节。。
[0010] 本发明所采用的技术方案是:
[0011] 一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,其特征在于:包括部分金属接地 板(10 )、介质基板(20 )、天线辐射贴片(30 )、50欧姆馈线(31)和CLV-EBG单元(40 )。
[0012] 所述的一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,其特征在于:部分金属 接地板(10)上顶边中间部分刻蚀了与50欧姆馈线(31)等宽的矩形槽(11),天线辐射贴片 (30)为正六边形。
[0013] 所述的一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,其特征在于:CLV-EBG单 兀(40)为正方形,包括介质基板(20)上表面的EBG金属贴片和金属圆柱形过孔(41),加载 于50欧姆馈线(31)左侧临近位置形成耦合。
[0014] 所述的一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,其特征在于:金属圆柱形 过孔(41)贯穿于EBG金属贴片、介质基板(20)和部分接地板(10)之间,且位于EBG金属贴 片的左上角。
[0015] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及特性:
[0016] (l)CLV-EBG相比于传统的蘑菇形电磁带隙(CMT-EBG)结构尺寸小,保证了 UWB天 线的小型化,且结构简单、易于集成。
[0017] (2)天线相对带宽较宽,达到129%,VSWR〈2的频带范围为2. 36GHz-10. 79GHZ。
[0018] (3)加载CLV-EBG结构,对天线的辐射贴片表面电流影响较小,从而保持了 UWB天 线全频段良好的全向辐射特性和稳定的增益效果。
[0019] (4) WLAN陷波频段特性(带宽、位置等)可以通过调节CLV-EBG结构单元参数进行 独立地控制。
【附图说明】
[0020] 图1是天线基本结构俯视图;
[0021] 图2是天线背面基本结构图;
[0022] 图3是EBG陷波原理图;
[0023] 图4是天线驻波比参数示意图;
[0024] 图5是天线峰值增益示意图;
[0025] 图6是天线在4GHz下的E面方向图;
[0026] 图7是天线在4GHz下的H面方向图;
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0028] 如图1、图2所示,基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,包括部分金属接地 板(10)、介质基板(20)、天线辐射贴片(30)、50欧姆馈线(31)和CLV-EBG单元(40)。其中 部分接地板(10)位于介质基板(20)底面,且上顶边与天线辐射贴片(30)之间有一定距离 (U-Lg),此距离用于调节UWB天线高频段阻抗匹配。在部分金属接地板(10)上顶边中间部 分中心刻蚀了一个宽为W s,长为Ls的矩形槽(11),其宽度与50欧姆馈线(31)相等,此矩形 槽用于改善天线宽频带特性,提高驻波比带宽。
[0029] 本发明的天线中,介质基板(20)的相对介电常数为3,损耗角正切为0.004,高度 为h,加工成本低,易于与普通印刷电路板集成。
[0030] 天线辐射贴片(50)是边长为W的正六边形,其上顶边与介质基板(20)顶边重合, 下底边与50欧姆馈线(31)相接,馈线宽度为Wf。
[0031] CLV-EBG单元(40)为正方形,加载于50欧姆馈线(31)左侧临近位置形成耦合, CLV-EBG单元(40)与50欧姆馈线的距离为 gl,包括加载于介质基板(20)上表面的EBG金 属贴片和金属圆柱形过孔(41)。
[0032] EBG金属贴片中心与介质基板(20)下底边相距Lg/2,边长为叫,没有增加天线的 尺寸,保持了天线的小型化。金属圆柱形过孔(41)位于EBG金属贴片的左上角,半径为 ri, 其边缘与EBG金属贴片边缘相距0. 2m。
[0033] 如图3所示,这里从该UWB天线的主视图来说明CLV-EBG结构的陷波原理,其中介 质基板为透视结构。当通过50欧姆馈线(31)向天线馈电时,EBG结构金属贴片与50欧姆 馈线(31)形成耦合电容C 1(l,与部分金属接地板(10)通过介质基板(20)形成耦合电容Cn, 通过金属圆柱形过孔(41)的电流回路等效为电感L 1(l,从而形成了一个并联LC谐振回路, 谐振频率
【主权项】
1. 一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,其特征在于:包括部分金属接地 板(10 )、介质基板(20 )、天线福射贴片(30 )、50欧姆馈线(31)和CLV-EBG单元(40 )。
2. 根据权利要求1所述的一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,其特征在 于:部分金属接地板(10)上顶边中间部分刻蚀了与50欧姆馈线(31)等宽的矩形槽(11), 天线福射贴片(30)为正六边形。
3. 根据权利要求1所述的一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线;其特征在 于,CLV-EBG单元(40 )为正方形,包括介质基板(20 )上表面的EBG金属贴片和金属圆柱形 过孔(41 ),加载于50欧姆馈线(31)左侧临近位置形成禪合。
4. 根据权利要求1所述的一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,其特征在 于:金属圆柱形过孔(41)贯穿于邸G金属贴片、介质基板(20)和部分接地板(10)之间,且 位于邸G金属贴片的左上角。
【专利摘要】本发明涉及一种基于CLV-EBG结构具有带阻特性的UWB天线,它包括部分金属接地板(10)、介质基板(20)、天线辐射贴片(30)、50欧姆馈线(31)和角部过孔蘑菇形电磁带隙(CLV-EBG)结构单元(40)。将CLV-EBG结构单元(40)与正六边形UWB天线的50欧姆馈线(31)耦合,在保证天线小型化、宽频带、良好的辐射特性的同时,有效地滤除了无线个人局域网(WLAN)频段的信号。该天线在全频段内具有良好的全向辐射特性和稳定的增益效果,陷波特性良好,且陷波频段特性可以独立调节,适用于UWB无线通信系统。
【IPC分类】H01Q1-48, H01Q1-52, H01Q1-38
【公开号】CN104681982
【申请号】CN201310617509
【发明人】张道亮, 孔媛媛, 刘雷
【申请人】哈尔滨飞羽科技有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月27日
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