專利名稱：一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及的是一種平面印刷板天線。
技術(shù)背景[0002]隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線通信的需求越來越強(qiáng)。特別是2002 年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)把3. lGHz-10. 6GHz作為超寬帶通信頻段公布以來，超寬帶通信技術(shù)成為國(guó)內(nèi)專家和學(xué)者研究的熱門課題之一，超寬帶天線作為超寬帶通信系統(tǒng)的重要組成部分，也隨之得到了國(guó)內(nèi)外專家的廣泛研究。然而，目前的設(shè)備都在朝著小型化，寬頻帶的通信方向發(fā)展，作為無(wú)線通信的重要組成部分，超寬帶天線和帶通濾波器的設(shè)計(jì)是無(wú)線通信的重要組成部分。因此，設(shè)計(jì)超寬帶天線和帶通濾波器以及研究二者的集成技術(shù)也是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。[0003]近年來，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者在超寬帶通信上提出了很多解決方案，但是作為無(wú)線通信的重要組成部分的超寬帶天線都是采用各式各樣的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)超寬帶天線的設(shè)計(jì)。超寬帶天線的理論設(shè)計(jì)是目前的難點(diǎn)，寬帶槽技術(shù)是實(shí)現(xiàn)寬帶操作的重要技術(shù)之一，同時(shí)，在用于無(wú)線應(yīng)用中的下一代天線中，小型化是研究的研究的熱點(diǎn)。除此之外，無(wú)線電通信設(shè)備和電子信息設(shè)備都朝著多功能化，小型化以及與周圍環(huán)境友好協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，這使得寬頻帶，小型化，高增益成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)課題之一。近年來，不需要鉆孔和易于集成的共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)日新月異，并且該結(jié)構(gòu)可以通過照相或者光刻技術(shù)制作，并且有較好的極化特性，因此該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在超寬帶天線的設(shè)計(jì)和相關(guān)的微波電路元器件的設(shè)計(jì)中。而目前的超寬帶通信協(xié)議規(guī)定的超寬帶系統(tǒng)所占的頻帶帶寬與無(wú)線局域網(wǎng)和是其它的窄帶系統(tǒng)有共用的部分，因此需要設(shè)計(jì)的天線能夠降低，甚至不會(huì)給無(wú)限局域網(wǎng)等窄帶系統(tǒng)帶來干擾。同時(shí)， 超寬帶天線涵蓋了 C波段和部分X波段，而目前C波段和X波段主要用在軍事和衛(wèi)星通信中，因此超寬帶通信系統(tǒng)會(huì)這這個(gè)窄帶系統(tǒng)造成干擾，因此設(shè)計(jì)帶有雙陷波特性的超寬帶天線成為目前研究的熱點(diǎn)。如果沒有適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)來抑制諧波共振和寄生發(fā)射，這樣的天線將對(duì)附近的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，危及系統(tǒng)本身和鄰近系統(tǒng)的正常工作，特別是對(duì)目前使用的窄帶系統(tǒng)造成嚴(yán)重的干擾，甚至不能實(shí)現(xiàn)正常通信。傳統(tǒng)的方式是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后或者是在天線的后面添加濾波器的方法抑制或者消除不需要的信號(hào)。通常這種方法會(huì)造成天線與微波電路失配，甚至降低系統(tǒng)的整體效能，因此設(shè)計(jì)帶有陷波特性的超寬帶天線是解決此問題的重要方法之一。同時(shí)解決現(xiàn)有超寬帶天線的一些缺點(diǎn)(1)目前的超寬帶天線大多數(shù)是采用微帶單極子天線或者是共面波導(dǎo)饋電的單極子天線，這些天線的尺寸相對(duì)較大。近年來雖然基于槽式天線的超寬帶天線能夠滿足UWB(3. lGHz-10. 6GHz)的應(yīng)用需求，但是這些天線的饋電方式和槽線的結(jié)合尺寸加工精度要求高，不便于實(shí)際的調(diào)試和生產(chǎn)。(2)目前大多數(shù)超寬帶天線，在系統(tǒng)集成時(shí)通常需要鉆孔，使用電抗元件等方式和射頻前端連接，因此增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)的效能，不能滿足小型化的需求。(3)近年來，學(xué)術(shù)界提出的大多數(shù)帶有陷波特性的超寬帶天線，大都是采用在接地面和輻射單元上刻蝕各種各樣的槽實(shí)現(xiàn)陷波特性，因此刻蝕的槽會(huì)產(chǎn)生電磁波的泄露，影響天線的輻射方向圖。[0004]傳統(tǒng)的印刷超寬帶天線主要是圓錐天線和印刷盤錐天線，為了減小體積，中國(guó)專利“一款超寬帶階梯地板印刷單極子天線，申請(qǐng)?zhí)?005100242^8. 7”闡述了一種基于階梯型接地板和橢圓形輻射單元的超寬帶天線，但該天線的帶寬有限，仍不能滿足UWB的應(yīng)用，且不能克服UWB和WLAN、C波段、X波段等窄帶系統(tǒng)的電磁干擾問題。文獻(xiàn)“Harmonic Control For An Integrated Microstrip Antenna With Loaded Transmission Line, Shun-Yun Lin,Kuang-Chih Huang,and Jin—Sen Chen. Microwave And Optical Technology Letters, Vol.44, No. 4, February，2005”，提出一種利用周期結(jié)構(gòu)抑制諧波，采用在天線的后端增加周期性濾波器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生陷波特性，實(shí)現(xiàn)UWB和WLAN的協(xié)同工作，但是體積較大， 且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了克服上述缺點(diǎn)，文獻(xiàn)“Design of a 5. 8-GHz Antenna Incorporating a New Patch Antenna, Ching-Hong K. Chin, Quan Xue, Chi Hou Chan, IEEE Antennas And Wireless Propagation, Vol. 4，2005”，闡述了在共面波導(dǎo)饋電信號(hào)線上刻蝕濾波器的方法，產(chǎn)生陷波的特性，但是體積仍然較大，不能很好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化設(shè)計(jì)，且該天線的匿)(寸罾胃。miniaturized monopole antenna for ultra-wide band applications with band-notch Filter, B. Ahmadi,R.Faraii-Dana,IETMicrow. Antennas Propag.，2009，Vol. 3，No. 14，pp. 1224-1231. ”闡述了刻蝕U形槽和V形槽的帶有陷波特性的超寬帶天線，且采用漸變饋電結(jié)構(gòu)，給設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來不便，同時(shí)刻蝕在輻射單元上的 U形槽和V形槽會(huì)造成電磁波的泄露，從而影響天線的輻射特性。文獻(xiàn)“Compact CPff-fed ultra-wideband antenna with dual band-notched characteristics,Y. S. LI,X. D. Yang, C. Y. Liu, T. Jiang, Electronics Letters, 2010, vol. 46, No. 14”，采用在輻射源單元上亥Ij 蝕倒U形槽和在共面波導(dǎo)接地面上刻蝕H形槽，來產(chǎn)生陷波特性，該天線采用在共面波導(dǎo)接地面上刻蝕槽的形式，使得部分電磁波外泄，影響天線的輻射方向圖。文獻(xiàn)“Dual band bandpass filter using stepped impedance stub loaded hexagonal stepped impedance resonator，Xun Luo, Jianguo Ma, and Erping Li. Microwave and Optical Technology Letters, Vol.53, No. 5，2011”，該論文采用階狀調(diào)諧技術(shù)和階狀諧振腔技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙帶帶通濾波器的設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)"Design of a new UWB integrated antenna filter with a rejected WLAN band at 5. 8GHz, A. Djaiz, M. Nedi 1, M. A. Habib and T. A. Denidni. Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 53，No. 6，2011”，該論文采用在饋電線上設(shè)計(jì)窄帶帶通濾波器實(shí)現(xiàn)陷波特性的設(shè)計(jì)，但是該方案僅僅能實(shí)現(xiàn)單一的陷波特性，且陷波頻率不容易調(diào)節(jié)。[0005]綜上所述，目前提出的超寬帶天線主要是采用單極子的形式實(shí)現(xiàn)超寬帶特性，為了實(shí)現(xiàn)超寬帶系統(tǒng)與目前使用的窄帶系統(tǒng)之間的兼容，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用在天線的后集成濾波器，在輻射單元上刻蝕各種各樣的槽抑制帶外信號(hào)和寄生信號(hào)，但是以上技術(shù)增加了天線的體積，而在天線上刻蝕各種各樣的槽抑制帶外信號(hào)和寄生信號(hào)的方法，破壞了天線的輻射單元的形狀，從而造成電磁波泄漏，影響天線的輻射方向圖。[0006]為了進(jìn)一步改善天線的輻射特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)超寬帶通信系統(tǒng)與目前使用的窄帶 Μ^Μ^ΗΧ ^, JCM “Sma 11 Square Monopole Antenna for UffB Applications with Variable Frequency Band-Notch Function, M. Ojaroudi, G.Ghanbari, N. Ojaroudi, C.Ghobadi, IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters,2009, Vol.8,pp. 1061-1064.，，禾口文獻(xiàn)"Compact Monopole Antenna with Band-notched Characteristic for UffB Applications, H. W. , Liu, C. H. , Ku, T. S. , Wang, C. F. , YANG, IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters, 2010, pp. 397-400”提出了利用調(diào)諧微帶線的實(shí)現(xiàn)陷波的方法，這兩種天線采用微帶饋電的方法，但是天線的體積較大，且需要調(diào)節(jié)的參數(shù)較多，不便于實(shí)際生產(chǎn)。但是采用調(diào)諧微帶線，較好的改善了超寬帶天線的輻射特性。發(fā)明內(nèi)容[0007]本發(fā)明的目的在于提供帶寬寬、輻射效率高、帶有雙陷波特性的一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線。[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的[0009]本發(fā)明一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，其特征是包括介質(zhì)基板、輻射單元、階狀阻抗調(diào)諧棒、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線、共面波導(dǎo)接地面，輻射單元、階狀阻抗調(diào)諧棒、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線、共面波導(dǎo)接地面均安裝在介質(zhì)基板上，共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線和共面波導(dǎo)接地面構(gòu)成共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)，輻射單元位于共面波導(dǎo)接地面里，輻射單元與共面波導(dǎo)接地面形成寬槽結(jié)構(gòu)，階狀阻抗調(diào)諧棒包括第一階狀阻抗調(diào)諧棒和第二階狀阻抗調(diào)諧棒，第一階狀阻抗調(diào)諧棒集成在輻射單元上，第二階狀阻抗調(diào)諧棒集成在共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線上。[0010]本發(fā)明還可以包括[0011]1、所述的輻射單元為圓形結(jié)構(gòu)、矩形結(jié)構(gòu)或者三角形結(jié)構(gòu)。[0012]2、所述的階狀阻抗調(diào)諧棒為矩形結(jié)構(gòu)、三角形形結(jié)構(gòu)或圓形結(jié)構(gòu)。[0013]3、所述的寬槽結(jié)構(gòu)為矩形寬槽結(jié)構(gòu)、圓形寬槽結(jié)構(gòu)、多邊形寬槽結(jié)構(gòu)或分形寬槽結(jié)構(gòu)。[0014]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于[0015]1、采用共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)單一平面印刷天線結(jié)構(gòu)，并且易于實(shí)現(xiàn)與微波集成電路的一體化設(shè)計(jì)。本發(fā)明使用的屬于有限地共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)，不僅能有效的展寬天線的阻抗帶寬，還能有效的減小天線的尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。[0016]2、采用階狀阻抗調(diào)諧棒技術(shù)，不僅能有效提高輻射特性，改善采用在輻射單元和超寬帶天線接地面上刻蝕槽等結(jié)構(gòu)造成的輻射方向圖畸變，還能有效的降低因采用刻蝕槽等引起的電磁波泄漏，改善系統(tǒng)的電磁環(huán)境，便于整個(gè)設(shè)備或者系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)。此外，采用階狀阻抗調(diào)諧棒技術(shù)，有效的把階狀阻抗調(diào)諧棒濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)和超寬帶天線設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合在一起，產(chǎn)生諧振頻率，進(jìn)而產(chǎn)生陷波特性，有效的避免超寬帶系統(tǒng)和目前使用的窄帶系統(tǒng)之間的相互干擾。[0017]3、采用寬槽結(jié)構(gòu)可以很容易的實(shí)現(xiàn)寬頻帶阻抗帶寬，且降低天線介質(zhì)損耗，提高天線的效率，從而獲得更高的天線增益。[0018]4、采用圓形結(jié)構(gòu)輻射單元不僅能有效的減小天線的尺寸，還能展寬天線的阻抗帶寬，滿足超寬帶通信的需求。圓形結(jié)構(gòu)輻射單元和圓形寬槽結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于實(shí)際設(shè)計(jì)和制作，調(diào)試，批量生產(chǎn)。


[0019]圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式1的基本結(jié)構(gòu)俯視圖；[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施方式1的基本結(jié)構(gòu)主視圖；[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施方式1的基本結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施方式1的階狀阻抗調(diào)諧棒結(jié)構(gòu)圖；[0023]圖5為本發(fā)明實(shí)施方式1的階狀阻抗調(diào)諧棒等效電路圖；[0024]圖6為本發(fā)明實(shí)施方式2的基本結(jié)構(gòu)俯視圖；[0025]圖7為本發(fā)明實(shí)施方式2的階狀阻抗調(diào)諧棒結(jié)構(gòu)圖；[0026]圖8為本發(fā)明實(shí)施方式3的基本結(jié)構(gòu)俯視圖；[0027]圖9為本發(fā)明實(shí)施方式3的階狀阻抗調(diào)諧棒結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
[0028]
以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述[0029]本發(fā)明涉及的是一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，它屬于平面印刷板天線。該天線由介質(zhì)基板、寬槽結(jié)構(gòu)、圓形輻射單元、階狀阻抗調(diào)諧棒、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線和共面波導(dǎo)接地面組成。該天線的輻射單元采用圓形結(jié)構(gòu)貼片；共面波導(dǎo)接地面和共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線共同構(gòu)成共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)；本發(fā)明采用寬槽結(jié)構(gòu)，在圓形結(jié)構(gòu)輻射單元的周圍構(gòu)成環(huán)形接地面，并在圓形輻射貼片上集成階狀阻抗調(diào)諧棒結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生陷波特性，使所設(shè)計(jì)的天線滿足超寬帶通信系統(tǒng)和窄帶系統(tǒng)的協(xié)同工作。本發(fā)明涉及的天線有良好的寬頻帶特性，很好的全向輻射特性，且具有雙陷波特性，使超寬帶天線的設(shè)計(jì)和階狀阻抗調(diào)諧棒濾波器結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)超寬帶系統(tǒng)和窄帶系統(tǒng)的協(xié)同通信。該天線設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，加工方便，成本低廉。[0030]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為[0031]1、根據(jù)有限地共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的饋電方式和相關(guān)的計(jì)算公式計(jì)算出有限地共面波導(dǎo)的共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線的尺寸以及共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線與共面波導(dǎo)接地面之間的縫隙尺寸，并利用現(xiàn)有的點(diǎn)此軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。[0032]2、設(shè)計(jì)滿足超寬帶通信的寬槽結(jié)構(gòu)超寬帶天線，本發(fā)明采用圓形寬槽結(jié)構(gòu)和圓形結(jié)構(gòu)輻射單元，通過調(diào)整寬槽結(jié)構(gòu)和圓形結(jié)構(gòu)輻射單元的幾何尺寸和圓形結(jié)構(gòu)輻射單元與共面波導(dǎo)接地面之間的耦合縫隙設(shè)計(jì)寬槽結(jié)構(gòu)矩形超寬帶天線，并利用基于有限元方法的高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS對(duì)設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行優(yōu)化，使所設(shè)計(jì)的天線能夠滿足超寬帶通信的需求。[0033]3、根據(jù)階狀阻抗調(diào)諧棒技術(shù)理論設(shè)計(jì)需要的階狀阻抗調(diào)諧棒，并利用基于有限元方法的高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS對(duì)所設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行仿真分析和表面電流分析。根據(jù)仿真分析和階狀阻抗調(diào)諧棒技術(shù)理論，修正設(shè)計(jì)的階狀阻抗調(diào)諧棒，并根據(jù)所需的陷波頻率和陷波帶寬，對(duì)設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行優(yōu)化，得到所要的陷波超寬帶天線。[0034]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，是在圓形結(jié)構(gòu)輻射單元和共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線上集成階狀阻抗調(diào)諧棒形成陷波特性，根據(jù)階狀阻抗調(diào)諧棒的結(jié)構(gòu)和計(jì)算公式，以及所需要的陷波頻率，計(jì)算階狀阻抗調(diào)諧棒的幾何尺寸。[0035]為了采用單一平面印刷天線結(jié)構(gòu)，而同時(shí)又能滿足其超寬帶的阻抗特性需求，本發(fā)明采用以下幾種措施[0036]1、利用共面波導(dǎo)的形式實(shí)現(xiàn)單一平面印刷天線結(jié)構(gòu)，同時(shí)也便于實(shí)現(xiàn)和微波集成電路集成化設(shè)計(jì)，進(jìn)而降低系統(tǒng)的質(zhì)量，縮小系統(tǒng)的體積，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的便攜式設(shè)計(jì)。[0037]2、采用在圓形結(jié)構(gòu)輻射單元和共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線上階狀阻抗調(diào)諧棒，有效地把超寬帶天線的設(shè)計(jì)和階狀阻抗調(diào)諧棒濾波器的設(shè)計(jì)結(jié)合起來，有效較小天線的體積和尺寸，滿足小型化天線的設(shè)計(jì)，提高陷波超寬帶天線的輻射特性，實(shí)現(xiàn)超寬帶通信與目前使用的窄帶系統(tǒng)之間的協(xié)同通信。[0038]3、采用圓形結(jié)構(gòu)輻射單元和圓形寬槽結(jié)構(gòu)，不僅能有效的減小天線的結(jié)構(gòu)尺寸， 同時(shí)還能展寬天線的阻抗帶寬，滿足超寬帶通信的需求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)際的設(shè)計(jì)和制作。[0039]實(shí)施方式1 [0040]結(jié)合圖1 5，圓形結(jié)構(gòu)輻射單元101、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線102、共面波導(dǎo)接地面103、寬槽結(jié)構(gòu)104、階狀阻抗調(diào)諧棒105和106和介質(zhì)基板107組成。該天線的共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線102的下端與SMA內(nèi)導(dǎo)體連接。SMA的外導(dǎo)體與共面波導(dǎo)接地面103連接。 根據(jù)圖1，圖2、圖3和圖4所示的結(jié)構(gòu)，只要選擇合適的尺寸，就能滿足其超寬帶工作特性和陷波特性。[0041]天線參數(shù)的設(shè)計(jì)[0042]1、介質(zhì)基板的選擇[0043]介質(zhì)基板的介電常數(shù)一般在2-9. 8之間，本發(fā)明采用的介電常數(shù)為2. 65的聚四氟乙烯板，該基板價(jià)格較低，損耗較小，基于上述要求。在實(shí)際中，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用采用介電常數(shù)損耗角小的介質(zhì)基板，如介電常數(shù)損耗角小于10-3的基板。本發(fā)明采用的介質(zhì)基板的厚度為1.6mm，滿足所需的強(qiáng)度。[0044]2、共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[0045]整個(gè)天線的共面波導(dǎo)的饋電結(jié)構(gòu)的阻抗為50 Ω，根據(jù)有限地共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)的計(jì)算公式，計(jì)算出共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線104的寬度，以及共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線104與共面波導(dǎo)接地面103之間的縫隙的寬度。共面波導(dǎo)的阻抗與共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線104的導(dǎo)帶寬度、以及共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線104與共面波導(dǎo)接地面103之間的縫隙的寬度、介質(zhì)基板107的厚度和介電常數(shù)有關(guān)，只要改變一個(gè)參數(shù)，就能改天線的特性阻抗。為此還可以利用常用的計(jì)算公式來計(jì)算有限接地面共面波導(dǎo)的特性阻抗。[0046]3、圓形結(jié)構(gòu)輻射單元的設(shè)計(jì)[0047]根據(jù)微帶天線知識(shí)，單極子天線和知識(shí)，設(shè)計(jì)滿足超寬帶通信的圓形結(jié)構(gòu)輻射貼片單元?？梢哉{(diào)節(jié)圓形結(jié)構(gòu)輻射單元的幾何尺寸，圓形結(jié)構(gòu)輻射單元與共面波導(dǎo)接地面之間的耦合縫隙等對(duì)所設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行優(yōu)化，使所設(shè)計(jì)的天線能夠滿足超寬帶通信的需求。[0048]4.階狀阻抗調(diào)諧棒[0049]根據(jù)濾波器理論和微帶傳輸線理論，計(jì)算階狀阻抗調(diào)諧棒諧振頻率，從而設(shè)計(jì)出階狀阻抗調(diào)諧棒的集合尺寸。[0050]該天線不僅能實(shí)現(xiàn)超寬帶通信需求，同時(shí)還能產(chǎn)生陷波特性，實(shí)現(xiàn)超寬帶系統(tǒng)與目前使用的窄帶系統(tǒng)的協(xié)同通信。階狀阻抗調(diào)諧棒產(chǎn)生一個(gè)諧振頻率，能夠抑制帶外信號(hào)和不需要的寄生信號(hào)，降低系統(tǒng)之間的相互干擾，有利于系統(tǒng)或者設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)。[0051]圖4為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的陷波特性階狀阻抗調(diào)諧棒的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由兩段微帶線組成，分別為1051和1052，上部的寬微帶結(jié)構(gòu)1051可以看作是加載電容匹配結(jié)構(gòu)。根據(jù)階狀阻抗調(diào)諧棒結(jié)構(gòu)濾波器的知識(shí)，該結(jié)構(gòu)的等效電路結(jié)構(gòu)可以表示為圖5所示。[0052]實(shí)施方式2 [0053]如圖6和圖7所示，本發(fā)明的另一種實(shí)施實(shí)例是采用圓形輻射單元201和圓形寬槽結(jié)構(gòu)204構(gòu)成，從而設(shè)計(jì)滿足要求的超寬帶天線，為了產(chǎn)生陷波特性，在圓形結(jié)構(gòu)輻射單元上設(shè)計(jì)一個(gè)圓形階狀阻抗調(diào)諧棒和共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線上集成矩形階狀阻抗調(diào)諧棒形成陷波特性，從而兩個(gè)陷波。圓形結(jié)構(gòu)輻射單元201、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線202、共面波導(dǎo)接地面203、寬槽結(jié)構(gòu)204、階狀阻抗調(diào)諧棒205和206和介質(zhì)基板組成。該天線的共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線202的下端與SMA內(nèi)導(dǎo)體連接。SMA的外導(dǎo)體與共面波導(dǎo)接地面203連接。根據(jù)圖6和圖7所示的結(jié)構(gòu)，只要選擇合適的尺寸，就能滿足其超寬帶工作特性和陷波特性。[0054]圖7為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的陷波特性階狀阻抗調(diào)諧棒的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由兩段微帶線組成，分別為2051和2052。[0055]實(shí)施方式3 [0056]如圖8和圖9所示，為了實(shí)現(xiàn)多陷波特性設(shè)計(jì)，本發(fā)明的另一種實(shí)施實(shí)例是在實(shí)施實(shí)例2的基礎(chǔ)上，改變圓形輻射單元上的階狀阻抗調(diào)諧棒，從而產(chǎn)生雙陷波特性。圓形結(jié)構(gòu)輻射單元301、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線302、共面波導(dǎo)接地面303、寬槽結(jié)構(gòu)304、階狀阻抗調(diào)諧棒305和306和介質(zhì)基板組成。該天線的共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線302的下端與SMA內(nèi)導(dǎo)體連接。SMA的外導(dǎo)體與共面波導(dǎo)接地面303連接。根據(jù)圖6和圖7所示的結(jié)構(gòu)，只要選擇合適的尺寸，就能滿足其超寬帶工作特性和陷波特性。[0057]圖9為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的陷波特性階狀阻抗調(diào)諧棒的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由兩段微帶線組成，分別為3051和3052。
權(quán)利要求1.一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，其特征是包括介質(zhì)基板、輻射單元、階狀阻抗調(diào)諧棒、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線、共面波導(dǎo)接地面，輻射單元、階狀阻抗調(diào)諧棒、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線、共面波導(dǎo)接地面均安裝在介質(zhì)基板上，共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線和共面波導(dǎo)接地面構(gòu)成共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)，輻射單元位于共面波導(dǎo)接地面里，輻射單元與共面波導(dǎo)接地面形成寬槽結(jié)構(gòu)，階狀阻抗調(diào)諧棒包括第一階狀阻抗調(diào)諧棒和第二階狀阻抗調(diào)諧棒， 第一階狀阻抗調(diào)諧棒集成在輻射單元上，第二階狀阻抗調(diào)諧棒集成在共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，其特征是所述的輻射單元為圓形結(jié)構(gòu)、矩形結(jié)構(gòu)或者三角形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，其特征是所述的階狀阻抗調(diào)諧棒為矩形結(jié)構(gòu)、三角形形結(jié)構(gòu)或圓形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，其特征是所述的寬槽結(jié)構(gòu)為矩形寬槽結(jié)構(gòu)、圓形寬槽結(jié)構(gòu)、多邊形寬槽結(jié)構(gòu)或分形寬槽結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，其特征是所述的寬槽結(jié)構(gòu)為矩形寬槽結(jié)構(gòu)、圓形寬槽結(jié)構(gòu)、多邊形寬槽結(jié)構(gòu)或分形寬槽結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供一種集成階狀阻抗調(diào)諧棒的超寬帶天線，包括介質(zhì)基板、輻射單元、階狀阻抗調(diào)諧棒、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線、共面波導(dǎo)接地面，輻射單元、階狀阻抗調(diào)諧棒、共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線、共面波導(dǎo)接地面均安裝在介質(zhì)基板上，共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線和共面波導(dǎo)接地面構(gòu)成共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)，輻射單元位于共面波導(dǎo)接地面里，輻射單元與共面波導(dǎo)接地面形成寬槽結(jié)構(gòu)，階狀阻抗調(diào)諧棒包括第一階狀阻抗調(diào)諧棒和第二階狀阻抗調(diào)諧棒，第一階狀阻抗調(diào)諧棒集成在輻射單元上，第二階狀阻抗調(diào)諧棒集成在共面波導(dǎo)饋電信號(hào)帶線上。本實(shí)用新型可以降低超寬帶通信系統(tǒng)與目前使用的窄帶系統(tǒng)之間的相互干擾，實(shí)現(xiàn)兩種系統(tǒng)之間的協(xié)同通信。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK202275947SQ20112042545
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者付芳, 劉乘源, 李文興, 李迎松 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)