具有高阻帶特性的差分共面波導uwb寬縫隙陷波天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，包括介質基板，所述介質基板的正面設有第一饋電電路、第二饋電電路以及寬縫隙地面結構，所述第一饋電電路和第二饋電電路左右對稱形成差分共面波導饋電結構；所述第一饋電電路包括第一饋電端口、第一微帶饋線和第一輻射體，所述第二饋電電路包括第二饋電端口、第二微帶饋線和第二輻射體，所述第一輻射體通過第一微帶饋線與第一饋電端口相連，所述第二輻射體通過第二微帶饋線與第二饋電端口相連；所述寬縫隙地面結構上的多邊形寬縫隙內側的上部和下部分別設有第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)，所述第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)上下對稱。本發(fā)明天線結構簡單，可以實現陷波功能。
【專利說明】具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，尤其是一種具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，屬于無線通信領域。
【背景技術】
[0002]隨著無線通信技術的發(fā)展，無線通信系統(tǒng)對射頻器件的小型化、高集成度需求越來越強烈。目前，射頻電路通常采用差分技術傳輸信號，很多射頻前端器件能夠直接集成到收發(fā)器芯片上。但是作為射頻前端電路的重要器件，天線大多數被設計為單端口器件，不能直接與差分電路集成，通常需要采用巴倫把差分信號轉換為單端口信號然后饋入天線。巴倫的使用會造成損耗，使系統(tǒng)效率降低，也增加了獨立器件的數量，不利于系統(tǒng)高度集成和小型化。
[0003]差分天線改變了傳統(tǒng)天線的單端口設計方法，將天線設計為雙端口形式，直接把差分信號饋進天線的兩個端口。差分天線可以直接與差分電路集成，減少了巴倫器件的使用，提高系統(tǒng)效率，同時也為設計高集成度的射頻前端器件提供了更好的解決方案。
[0004]在UWB通信系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的單端口天線輻射方向圖會隨著頻率的增高而明顯惡化，而差分寬縫隙天線能夠實現很好的輻射方向圖，目前國內外只有少數幾款差分UWB天線能夠滿足UWB通信系統(tǒng)性能要求。就饋電方式而言，共面波導饋電形式比其他饋電方式更容易與電路集成，但是目前出現的差分UWB天線還沒有采用共面波導饋電形式的。由于UffB的通信頻段與WLAN的5.2GHz / 5.8GHz以及WiMAX的5.5GHz頻段產生了重疊，為了不產生通信互擾，就有必要 在這些頻段實現陷波特性，但是目前出現的差分UWB天線中也不具有陷波特性。
[0005]據調查與了解，目前公開的現有技術如下:
[0006]I) 2008 年，H.-J.Zhou, B.-H.Sun, Q.-Zh.Liu 等人在 “ELECTRONICS LETTERS” 發(fā)表題為 “ Implementation and investigation of U-shaped aperture UffB antenna withdual band-notched characteristics”的文章中，使用傳統(tǒng)的單端口天線設計方法，采用微帶線饋電方式，通過在輻射貼片上刻蝕縫隙，并在寬縫隙內側增加諧振枝節(jié)，實現了雙陷波特性。但是陷波的矩形度并不是很好，而且陷波頻率不容易控制，天線的輻射方向圖也不是很理想，其結構如圖1所示。
[0007]2)2012 年，Li Li, Jing Yang, Xinwei Chen, Xiaowei Zhang 等人在“IEEETRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION，，發(fā)表題為“Ultra-Wideband DifferentialWide-Slot Antenna With Improved Radiation Patterns and Gain” 的文章中，米用差分微帶線饋電方式，利用對稱輻射貼片對寬縫隙進行饋電，實現了超寬頻帶，與傳統(tǒng)的單端口天線相比，該差分UWB天線在整個頻帶內實現了很好的輻射方向圖和良好的增益，但該文章中的天線沒有采用共面波導饋電方式，也沒有實現陷波特性，其結構如圖2和圖3所示。
【發(fā)明內容】
[0008]本發(fā)明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供一種結構簡單、體積小、成本低，且可以實現陷波功能的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線。
[0009]本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0010]具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，包括介質基板，其特征在于:所述介質基板的正面設有第一饋電電路、第二饋電電路以及寬縫隙地面結構，所述第一饋電電路和第二饋電電路左右對稱形成差分共面波導饋電結構；所述第一饋電電路包括第一饋電端口、第一微帶饋線和第一輻射體，所述第二饋電電路包括第二饋電端口、第二微帶饋線和第二輻射體，所述第一輻射體通過第一微帶饋線與第一饋電端口相連，所述第二輻射體通過第二微帶饋線與第二饋電端口相連；所述寬縫隙地面結構上的多邊形寬縫隙內側的上部和下部分別設有第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)，所述第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)上下對稱。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)均為楔形結構。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，所述第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)均為I / 2波長諧振枝節(jié)。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述介質基板的背面設有左右對稱的第三諧振枝節(jié)和第四諧振枝節(jié)；所述第一饋電電路還包括第一過孔，所述第二饋電電路還包括第二過孔，所述第一微帶饋線通過第一過孔與第三諧振枝節(jié)相連，所述第二微帶饋線通過第二過孔與第四諧振枝節(jié)相連。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述第三諧振枝節(jié)和第四諧振枝節(jié)均為矩形結構。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述第三諧振枝節(jié)和第四諧振枝節(jié)均為I / 4波長諧振枝節(jié)。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述第一輻射體和第二輻射體均為帶矩形缺口的圓形結構。
[0017]作為一種優(yōu)選方案，所述介質基板為相對介電常數為2.55的介質基板。
[0018]作為一種優(yōu)選方案，所述第一微帶饋線和第二微帶饋線的特性阻抗均為50Ω。
[0019]本發(fā)明相對于現有技術具有如下的有益效果:
[0020]1、本發(fā)明的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線采用差分共面波導饋電結構，與現有的單端口 UWB天線相比，在整個UWB頻段內具有更好的輻射方向圖，而與現有的差分UWB天線相比，更容易與差分電路集成。
[0021]2、本發(fā)明的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線采用一組諧振枝節(jié)可以實現陷波功能，而采用兩組諧振枝節(jié)組合實現陷波功能則具有良好矩形度的陷波特性，與現有的差分UWB天線相比，消除了 UWB通信系統(tǒng)與WLAN及WiMAX通信系統(tǒng)的互擾。
[0022]3、本發(fā)明的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線采用平面結構，其結構簡單，體積小，而且成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為第一種現有技術的結構示意圖。
[0024]圖2為第二種現有技術的正面結構示意圖。
[0025]圖3為第二種現有技術的側面結構示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線正面結構示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線背面結構示意圖。
[0028]圖6為本發(fā)明的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線通過電磁仿真的奇模反射系數曲線圖。
[0029]其中，1-寬縫隙地面結構，2-第一饋電端口，3-第一微帶饋線，4-第一輻射體，5-第一過孔,6-第二饋電端口，7-第二微帶饋線，8-第二福射體，9-第二過孔,10-多邊形寬縫隙，11-第一諧振枝節(jié)，12-第二諧振枝節(jié)，13-第三諧振枝節(jié)，14-第四諧振枝節(jié)。
【具體實施方式】
[0030]實施例1:
[0031]如圖4和圖5所示，本實施例的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，包括介質基板，所述介質基板的正面設有第一饋電電路、第二饋電電路以及寬縫隙地面結構1，所述第一饋電電路和第二饋電電路左右對稱形成差分共面波導饋電結構；所述第一饋電電路包括第一饋電端口 2、第一微帶饋線3、第一輻射體4和第一過孔5，所述第二饋電電路包括第二饋電端口 6、第二微帶饋線7、第二輻射體8和第二過孔9，所述第一輻射體4通過第一微帶饋線3與第一饋電端口 2相連，所述第二輻射體8通過第二微帶饋線7與第二饋電端口 6相連；所述寬縫隙地面結構I的多邊形寬縫隙10內側的上部和下部分別設有第一諧振枝節(jié)11和第二諧振枝節(jié)12，所述第一諧振枝節(jié)11和第二諧振枝節(jié)12上下對稱；所述介質基板的背面設有左右對稱的第三諧振枝節(jié)13和第四諧振枝節(jié)14，所述第一微帶饋線3通過第一過孔5與第三諧振枝節(jié)13相連，所述第二微帶饋線7通過第二過孔9與第四諧振枝節(jié)14相連；其中:
[0032]所述介質基板為相對介電常數為2.55的介質基板。
[0033]所述第一饋電端口 2與第二饋電端口 6組成差分對，分別饋入幅度相等、相位相反的差分信號。
[0034]所述第一微帶饋線3和第二微帶饋線7的特性阻抗均為50 Ω，便與進行饋電匹配。
[0035]所述第一輻射體4和第二輻射體8用于給多邊形寬縫隙10饋電，均為帶矩形缺口的圓形結構，圓形結構可以實現更好的漸變，通過去掉圓形貼片頂端電流較少的部分，即形成矩形缺口，從而實現更好的阻抗匹配。
[0036]所述多邊形寬縫隙10具有良好漸變性，可以產生多個諧振模式，從而實現了2.23GHz?11.95GHz超寬帶工作。
[0037]所述第一諧振枝節(jié)11和第二諧振枝節(jié)12均為采用楔形結構的I / 2波長諧振枝節(jié)，用于實現陷波功能；所述第三諧振枝節(jié)13和第四諧振枝節(jié)14均為采用矩形結構的I /4波長諧振枝節(jié)，用于實現陷波功能；所述第一諧振枝節(jié)11、第二諧振枝節(jié)12、第三諧振枝節(jié)13和第四諧振枝節(jié)14組合實現陷波功能則具有良好矩形度的陷波特性，通過調整第一諧振枝節(jié)11、第二諧振枝節(jié)12、第三諧振枝節(jié)13和第四諧振枝節(jié)14的長度可以控制陷波的頻率。
[0038]本實施例的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線電磁仿真的奇模反射系數曲線如圖6所示。
[0039]以上所述，僅為本發(fā)明優(yōu)選的實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明所公開的范圍內，根據本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，包括介質基板，其特征在于:所述介質基板的正面設有第一饋電電路、第二饋電電路以及寬縫隙地面結構，所述第一饋電電路和第二饋電電路左右對稱形成差分共面波導饋電結構；所述第一饋電電路包括第一饋電端口、第一微帶饋線和第一輻射體，所述第二饋電電路包括第二饋電端口、第二微帶饋線和第二輻射體，所述第一輻射體通過第一微帶饋線與第一饋電端口相連，所述第二輻射體通過第二微帶饋線與第二饋電端口相連；所述寬縫隙地面結構上的多邊形寬縫隙內側的上部和下部分別設有第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)，所述第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)上下對稱。
2.根據權利要求1所述的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，其特征在于:所述第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)均為楔形結構。
3.根據權利要求1所述的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，其特征在于:所述第一諧振枝節(jié)和第二諧振枝節(jié)均為I / 2波長諧振枝節(jié)。
4.根據權利要求1所述的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，其特征在于:所述介質基板的背面設有左右對稱的第三諧振枝節(jié)和第四諧振枝節(jié)；所述第一饋電電路還包括第一過孔，所述第二饋電電路還包括第二過孔，所述第一微帶饋線通過第一過孔與第三諧振枝節(jié)相連，所述第二微帶饋線通過第二過孔與第四諧振枝節(jié)相連。
5.根據權利要求4所述的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，其特征在于:所述第三諧振枝節(jié)和第四諧振枝節(jié)均為矩形結構。
6.根據權利要求4所述的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，其特征在于:所述第三諧振枝節(jié)和第四諧振枝節(jié)均為I / 4波長諧振枝節(jié)。
7.根據權利要求1-6任一項所述的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，其特征在于:所述第一輻射體和第二輻射體均為帶矩形缺口的圓形結構。
8.根據權利要求1-6任一項所述的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，其特征在于:所述介質基板為相對介電常數為2.55的介質基板。
9.根據權利要求1-6任一項所述的具有高阻帶特性的差分共面波導UWB寬縫隙陷波天線，其特征在于:所述第一微帶饋線和第二微帶饋線的特性阻抗均為50 Q。
【文檔編號】H01Q1/36GK103633425SQ201310632897
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】李文翱, 涂治紅, 褚慶昕 申請人:華南理工大學