專(zhuān)利名稱(chēng)：：具有帶阻特性的超寬帶天線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于超寬帶(UWB)通信系統(tǒng)的天線(xiàn)，且特別涉及一種在5GHz頻段具有帶阻特性的UWB天線(xiàn)。
背景技術(shù)：
：UWB通信系統(tǒng)被定義為一種具有中心頻率的25%或更高、或L5GHz或更高的帶寬的通信系統(tǒng)。UWB通信采用功率分布于寬帶上的信號(hào)，例如脈沖信號(hào)。也就是說(shuō)，使用具有若干納秒到皮秒寬度(持續(xù)時(shí)間)的脈沖，以便在GHz量級(jí)的寬帶上分布功率。UWB通信機(jī)制是一種具有的帶寬遠(yuǎn)比寬帶CDMA通信機(jī)制所具有的約5MHz的帶寬更寬的通信機(jī)制。在UWB通信系統(tǒng)中，信號(hào)受到調(diào)制，以利用短脈沖傳送信息。使用諸如通斷鍵控(On-OffKeying,OOK)、脈幅調(diào)制(PulseAmplitudeModulation,PAM)或脈位調(diào)制(PulsePositionModulation,PPM)之類(lèi)的調(diào)制方法，以便在調(diào)制信號(hào)的同時(shí)保持脈沖自身的寬帶特性。所以，UWB系統(tǒng)因其無(wú)需載體(carrier)而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并易于實(shí)施。而且，因?yàn)楣β史植加趯掝l帶上，每個(gè)頻率分量?jī)H需很低的功率。這使得UWB系統(tǒng)較少與采用窄頻帶的其它通信系統(tǒng)發(fā)生干擾，而且還使搭線(xiàn)(wiretapping不易發(fā)生。因此，UWB系統(tǒng)適于保障通信安全。而且，UWB系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其允許以極低功率進(jìn)行高速通信，并具有良好的阻礙透射特性。因?yàn)橐陨蟽?yōu)點(diǎn)，預(yù)計(jì)UWB系統(tǒng)將會(huì)廣泛地用于下一代無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)(WirelessPersonalAreaNetwork,WPAN)，例如無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)(wirelesshomenetwork)領(lǐng)域。更特別的是，在2002年2月經(jīng)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)批準(zhǔn)，UWB通信方法可商用于3.1GHz或更高頻段。這就加速了UWB系統(tǒng)的商業(yè)化。.與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，UWB系統(tǒng)采用寬頻帶。因而不可避免地要開(kāi)發(fā)具有適用于寬頻帶的寬帶特性的小型天線(xiàn)。用于UWB系統(tǒng)的天線(xiàn)一般包括喇叭天線(xiàn)(hornantenna)、雙錐天線(xiàn)(bi-conicalantenna)等等。授予TimeDomainCorporation的美國(guó)專(zhuān)利第6,621,462號(hào)、授予XtremeSpectrum,Inc的美國(guó)專(zhuān)利第6，590，545號(hào)等還公開(kāi)了其它類(lèi)型的UWB天線(xiàn)。然而，以上這些天線(xiàn)是有問(wèn)題的，原因在于它們因?yàn)槠涑叽缍贿m用于需要小而輕的天線(xiàn)的領(lǐng)域。LGElectronics,Co.，Ltd的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2003-49755號(hào)和ElectronicsandTelecommunicationsResearchInstitute(ETRI)的卓韋國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2002-77323號(hào)公開(kāi)了其它類(lèi)型的UWB系統(tǒng)天線(xiàn)。這些專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了相對(duì)小和具有寬帶特性的平面天線(xiàn)或倒L形天線(xiàn)。建立有關(guān)無(wú)線(xiàn)LAN標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.11a以及HYPERLAN/2規(guī)定，5.15到5.825GHz的頻段(不需許可的國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施(UnlicensedNationalInformationInfrastructure,UNII)頻段)，該頻段包括于UWB的可用頻段中，可用于無(wú)線(xiàn)LAN。因使用了高功率信號(hào)，這些標(biāo)準(zhǔn)可能導(dǎo)致與UWB系統(tǒng)在UNII頻段發(fā)生干擾。因此在UWB系統(tǒng)中，與無(wú)線(xiàn)LAN的頻段重疊的UNII頻段被限制使用。然而，在以上美國(guó)專(zhuān)利和韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的天線(xiàn)僅具有UWB特性，而在使用受限的頻段不具有帶阻特性。所以，為了實(shí)際應(yīng)用這些天線(xiàn)，需要針對(duì)與無(wú)線(xiàn)LAN的頻段重疊的頻段，額外地使用具有高品質(zhì)因數(shù)的帶阻濾波器。然而增加帶阻濾波器不僅增加成本，還限制了設(shè)備的小型化和輕量化。增加帶阻濾波器還會(huì)引起使用極短脈沖的UWB系統(tǒng)中的脈沖畸變，導(dǎo)致性能降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可用在UWB系統(tǒng)中的超寬帶天線(xiàn)。本發(fā)明的另一目的是提供一種在UNII頻段具有帶阻特性的超寬帶天線(xiàn)。本發(fā)明還有另一目的是提供一種能夠小型化并能大量生產(chǎn)的UWB天線(xiàn)。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種UWB天線(xiàn)，該天線(xiàn)包括基板、形成于該基板的頂面上的輻射元件、形成于該基板的底面上的接地板、及連接到該輻射元件的饋電元件，其中在該輻射元件中形成短截線(xiàn)(stub)，而在該接地板中形成臺(tái)階。上述輻射元件可以是圓形的。而且，上述短截線(xiàn)可具有對(duì)應(yīng)于30。的長(zhǎng)度到對(duì)應(yīng)于60。的長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種UWB天線(xiàn)，該天線(xiàn)包括基板、形成于該基板的頂面上的輻射元件、形成于該基板的底面上的接地板、及連接到該輻射元件的饋電元件，其中在該接地板中形成凹口。上述輻射元件可以是矩形的，并且在上述輻射元件的下緣處可形成切口。而且，上述接地板可形成為不與輻射元件交疊。而且，上述饋電元件可以是微帶饋線(xiàn)。而且，在上述輻射元件中可形成槽，以便獲得帶阻特性。所述槽可具有倒U形并可具有13到16mm的長(zhǎng)度。而且，所述槽可具有(XcA/i;)/2的長(zhǎng)度，其中Sr是基板的相對(duì)介電常數(shù)而、是對(duì)應(yīng)于阻帶的中心頻率&的波長(zhǎng)。在此情況下，阻帶的中心頻率fe可處于5到6GHz的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了一種UWB天線(xiàn)，該天線(xiàn)包括基板、形成于該基板的頂面上的輻射元件、形成于該基板的底面上的接地板、及連接到該輻射元件的饋電元件，其中在該輻射元件中形成U形槽以便獲得帶阻特性。有益效果根據(jù)本發(fā)明，在輻射元件中形成了短截線(xiàn)。因此能夠?qū)崿F(xiàn)在低頻段具有擴(kuò)展帶寬的UWB天線(xiàn)。而且根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵诮拥匕逯行纬闪伺_(tái)階，因而能夠改善在中頻段的天線(xiàn)特性并且能擴(kuò)展天線(xiàn)的帶寬。此外，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵谏鲜鲚椛湓行纬闪瞬?，所以能夠?qū)崿F(xiàn)具有帶阻特性的UWB天線(xiàn)。而且根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵谏鲜鼋拥匕逯行纬闪税伎?，所以能夠?qū)崿F(xiàn)具有3到llGHz的寬帶寬的UWB天線(xiàn)。而且根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)具有輕的重量和小尺寸、適于大量生產(chǎn)且具有全向輻射圖案的UWB天線(xiàn)。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的天線(xiàn)的俯視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的天線(xiàn)的仰視圖；圖3是示意圖，以圖解方式示出電流在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的天線(xiàn)的輻射元件中的流動(dòng)；圖4是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的短截線(xiàn)長(zhǎng)度(a)的變化而獲得的頻率與反射系數(shù)的模擬值關(guān)系曲線(xiàn)；圖5是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接地板上的臺(tái)階的形成而獲得的頻率與反射系數(shù)的模擬值關(guān)系曲線(xiàn)；圖6是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的槽的長(zhǎng)度(Lsl。t)而獲得的頻率與駐波比(VSWR)的關(guān)系曲線(xiàn)；圖7是曲線(xiàn)圖，示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示例性天線(xiàn)的頻率與增益的實(shí)測(cè)值關(guān)系曲線(xiàn)；圖8是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示例性天線(xiàn)的頻率而獲得的輻射圖案；圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的俯視圖；圖IO是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的仰視圖；圖11是示意圖，以圖解方式示出電流在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的輻射元件中的流動(dòng)；圖12是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的接地板的凹口的變化而獲得的頻率與回波損耗的模擬值關(guān)系曲線(xiàn)；圖13是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的槽長(zhǎng)度的變化而獲得的頻率與回波損耗模擬值關(guān)系曲線(xiàn)；圖14是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的凹口和槽的形成而獲得的頻率與回波損耗的實(shí)測(cè)值關(guān)系曲線(xiàn)；圖15是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例天線(xiàn)的槽的形成而獲得的頻率與增益的實(shí)測(cè)值關(guān)系曲線(xiàn)；以及圖16是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示例性天線(xiàn)的頻率而獲得的輻射圖案。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明ji口下10，100:輻射元件12，120:基板14，140:饋電元件16，跳槽18:短截線(xiàn)20，200:接地板22:臺(tái)階180:切口220:凹口具體實(shí)施方式以下將參考附圖，結(jié)合特定實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。但盡管公開(kāi)了天線(xiàn)的具體形狀和相關(guān)數(shù)值，應(yīng)理解它們僅是說(shuō)明性的。所描述的實(shí)施例可用多種方式進(jìn)行改動(dòng)，而均不偏離本發(fā)明的精神或范圍。圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的UWB天線(xiàn)的俯視和仰視圖。本實(shí)施例的天線(xiàn)基本上是一種微帶貼片天線(xiàn)，且其包含基板12、形成于基板的頂面上的圓形輻射元件10、連接到輻射元件10的饋電元件14、及形成于基板的底面上的接地板20。在輻射元件10中形成倒U形槽16。在接地板20的上部?jī)蓚?cè)形成臺(tái)階22。而且，在輻射元件10處形成短截線(xiàn)18。在本實(shí)施例的天線(xiàn)中，圓形輻射元件10主要用于獲得寬帶特性。而且，為了在低頻段擴(kuò)展帶寬，可在輻射元件10處形成短截線(xiàn)18。由于輻射元件IO的電長(zhǎng)度(electricallength)能夠因形成了短截線(xiàn)18而增加，所以能改善低頻(即長(zhǎng)波長(zhǎng))段的天線(xiàn)特性。通過(guò)控制短截線(xiàn)18的長(zhǎng)度，即可控制擴(kuò)展帶寬的程度。在本實(shí)施例中，說(shuō)明了短截線(xiàn)18是形成于輻射元件10的同心圓上的。但這僅是說(shuō)明性的。如果保持短截線(xiàn)18的長(zhǎng)度不變，短截線(xiàn)18可具有各種形狀。同時(shí)，通過(guò)在接地板20上形成臺(tái)階22，可改善在中頻段(約6GHz到lOGHz)的天線(xiàn)特性。通過(guò)饋電元件14與輻射元件10之間的耦合，接地板20具有天線(xiàn)的阻抗匹配效應(yīng)。所以，可通過(guò)改變接地板20的形狀而改變天線(xiàn)的阻抗(因此改變帶寬)。在本實(shí)施例中，通過(guò)在接地板20上形成臺(tái)階22，改善了中頻段的天線(xiàn)特性。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解，即使接地板20改變?yōu)椴煌谏鲜龅男螤?，也可改善天線(xiàn)特性。這類(lèi)更改也應(yīng)落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。同時(shí)，在本實(shí)施例中，接地板20是僅在基板12的部分底面處、以不與輻射元件10交疊的方式形成的。因此，電磁波可從輻射元件10發(fā)出而不會(huì)受到接地板20的屏蔽，并能獲得與普通單極天線(xiàn)的全向輻射圖案類(lèi)似的全向輻射圖案。在本實(shí)施例的天線(xiàn)中，可通過(guò)形成于輻射元件10中的倒U形槽16來(lái)獲得帶阻特性。以下將參考圖3說(shuō)明如何通過(guò)槽16獲得帶阻特性。圖3是以圖解方式示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的天線(xiàn)的輻射元件中的電流流動(dòng)的圖形。提供給輻射元件10的電流的前進(jìn)受到槽16的阻礙。電流環(huán)繞槽16而行。在此情況下，如圖3所示，在槽16內(nèi)流動(dòng)的電流與在槽16外流動(dòng)的電流具有相反的方向。因此，由這兩種電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)即會(huì)抵消。換言之，因?yàn)椴?6構(gòu)成半波諧振結(jié)構(gòu)，所以能阻止來(lái)自相應(yīng)波長(zhǎng)的輻射。在此情況下，通過(guò)控制槽16的長(zhǎng)度，即可決定電磁場(chǎng)被抵消的波長(zhǎng)。通常，由自由空間的電磁波轉(zhuǎn)換成的電介質(zhì)中的波長(zhǎng)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(其中^是電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù))。因此，可用以下公式表示可以使此槽得以在中心頻率fc(波長(zhǎng)X》處具有帶阻特性的槽的長(zhǎng)度(Lsl。t)。數(shù)學(xué)公式1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>如上所述，在本實(shí)施例中，因?yàn)樵谳椛湓?0中形成了槽16，所以可給天線(xiàn)添加帶阻特性。因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)適當(dāng)確定槽的長(zhǎng)度來(lái)控制阻帶的中心頻率，所以能夠產(chǎn)生在UNII頻段的帶阻特性。而且，通過(guò)控制槽16的寬度即可控制阻帶的帶寬。通常，槽16的寬度越寬，則阻帶的帶寬就越寬。以上是結(jié)合倒U形槽來(lái)描述本實(shí)施例的。然而，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能理解，本發(fā)明可應(yīng)用于落在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種形狀的槽。同時(shí)，作為基本結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的天線(xiàn)以采用微帶饋電的貼片天線(xiàn)作為饋電元件14。所以，本實(shí)施例的天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了天線(xiàn)的輕量化和小型化，并因此而具有適于大量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)。而且，基板12可由聚四氟乙烯(FR4)、高阻硅、玻璃、氧化鋁、特氟龍、環(huán)氧樹(shù)脂或LTCC制成。更特別的是，可采用FR4基板以節(jié)省生產(chǎn)成本。根據(jù)本實(shí)施例的天線(xiàn)實(shí)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并經(jīng)過(guò)測(cè)試。已實(shí)現(xiàn)的天線(xiàn)具有如圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)構(gòu)件的尺寸均列于下表中。每個(gè)尺寸的單位均為mm。同時(shí)，采用具有2.6mm寬度和54Q的微帶饋線(xiàn)作為饋電元件14，并采用具有1.6mm厚度且相對(duì)介電常數(shù)為4.4的FR4基板作為基板12。下表中，"(X"表示短截線(xiàn)的長(zhǎng)度。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>圖4是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的短截線(xiàn)的長(zhǎng)度(a)的變化而獲得的頻率與反射系數(shù)的模擬值關(guān)系曲線(xiàn)。本實(shí)施例的圓形輻射元件10最初設(shè)計(jì)成首先在4.8GHz處產(chǎn)生諧振。然而，當(dāng)形成短截線(xiàn)18時(shí)，諧振頻率改變了。人們發(fā)現(xiàn)短截線(xiàn)長(zhǎng)度(a)越大，則諧振頻率越高。還發(fā)現(xiàn)隨著短截線(xiàn)的長(zhǎng)度增加，低頻的反射系數(shù)特性改善了。詳細(xì)而言，有這樣的趨勢(shì)在3.7GHz或更高頻率處，簡(jiǎn)單的圓形輻射元件具有-10dB或更低的反射系數(shù)，然而在形成短截線(xiàn)18后，具有-10dB反射系數(shù)的頻率下降到3.7GHz或更低。所以可知，低頻段的帶寬可通過(guò)形成短截線(xiàn)18而擴(kuò)展。圖5是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在接地板上的臺(tái)階的形成而獲得的頻率與反射系數(shù)的模擬值關(guān)系曲線(xiàn)。圖5中的兩條曲線(xiàn)，使用的是其中形成了具有45mm長(zhǎng)度的短截線(xiàn)的輻射元件，并且僅接地板20的形狀不同。臺(tái)階22具有l(wèi)mm的寬度，并在基板上、自上向下分別具有l(wèi)mm、1.5mm、2mm及2.5mm的高度。在接地板20中沒(méi)有形成臺(tái)階22的情況下(虛線(xiàn))，發(fā)現(xiàn)在約6.26到10.3GHz的中頻段，反射系數(shù)為-10dB或更高。反之，在形成了臺(tái)階22的情況下(實(shí)線(xiàn))，會(huì)發(fā)現(xiàn)中頻段的反射系數(shù)下降到-10dB或更低，從而使特性得到了改善。換言之，帶寬在中頻段因臺(tái)階22的形成而得到了擴(kuò)展。結(jié)果獲得了一種UWB系統(tǒng)的天線(xiàn)，該天線(xiàn)在3.1到10.6GHz的整個(gè)可用頻段上都具有-10dB或更低的良好反射系數(shù)。圖6是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的槽長(zhǎng)度(Lsl。t)而獲得的頻率與駐波比(VSWR)的關(guān)系曲線(xiàn)。在曲線(xiàn)a到d中，槽的長(zhǎng)度(Lsl。t)分別是13mm、14mm、15mm、及16mm。總體來(lái)看，在3至(J1lGHz范圍內(nèi)的駐波比為2或更低，且相應(yīng)示出了UWB特性。在如上所述形成了槽16的情況下，在4到7GHz范圍內(nèi)出現(xiàn)帶阻特性。而且，由以上公式可用看出，人們己經(jīng)發(fā)現(xiàn)隨著槽長(zhǎng)度(Lsl。t)的增加，阻帶的中心頻率會(huì)降低。更特別的是，當(dāng)U,。產(chǎn)15mm時(shí)(曲線(xiàn)c)，在4.9到6GHz范圍內(nèi)獲得了帶阻特性。所以，能夠獲得可對(duì)UNII頻段進(jìn)行濾波的適用天線(xiàn)。圖7是曲線(xiàn)圖，示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示例性天線(xiàn)的頻率與增益的實(shí)測(cè)值的關(guān)系曲線(xiàn)。由圖7可看出，在3到lOGHz的整個(gè)頻段上都可獲得良好增益，并且增益在接近5GHz頻段時(shí)突然下降，從而導(dǎo)致帶阻特性。因此，本實(shí)施例的天線(xiàn)具有適用于與在UNII頻段的其它通信系統(tǒng)較少產(chǎn)生干擾的UWB天線(xiàn)的特性。圖8是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示例性天線(xiàn)的頻率而獲得的輻射圖案。圖8(a)和圖8(b)分別示出4GHz禾Q9GHz的輻射圖案。如上述所實(shí)現(xiàn)的天線(xiàn)采用不與輻射元件交疊并具有小面積的接地板。所以可看出，如上述所實(shí)現(xiàn)的天線(xiàn)具有與一般單極天線(xiàn)類(lèi)似的全向特性。圖9和圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的俯視圖和仰視圖。本實(shí)施例的天線(xiàn)基本上是一種微帶貼片天線(xiàn)，且其包含基板120、形成于基板的頂面上的矩形輻射元件100、連接到輻射元件100的饋電元件140、及形成于基板的底面上的接地板200。在輻射元件100中可形成U形槽160，而在接地板200中可形成凹口220。而且，在輻射元件100的下緣處可形成切口180。形成于輻射元件100的下緣處的切口180引入了接地板200與輻射元件IOO之間的耦合。因此，可通過(guò)切口180來(lái)控制天線(xiàn)的阻抗匹配，并可相應(yīng)地?cái)U(kuò)展天線(xiàn)帶寬。通過(guò)控制切口的長(zhǎng)度(NJ和寬度(Nw)即可調(diào)整帶寬。進(jìn)而，在本實(shí)施例中，在接地板200中形成凹口220以便實(shí)現(xiàn)UWB特性。借助輻射元件100與饋電元件140之間相耦合的方式，在接地板200中形成的凹口220還用作阻抗匹配電路。所以，通過(guò)在接地板中，于形成饋電元件140的部分形成凹口220，即可控制阻抗匹配。通過(guò)控制凹口220的深度(Hl)和寬度(Hw)即可控制電容和電感。所以能夠控制諧振頻率(即帶寬擴(kuò)展程度)的移動(dòng)。在本實(shí)施例中，已說(shuō)明凹口220是形成于接地板200中的。然而，本發(fā)明并不受限于此，而是可將接地板200改變成各種形狀。同時(shí)在本實(shí)施例中，接地板200可通過(guò)不與輻射元件100交疊的方式，僅形成于基板120的部分底面上。因此，電磁波可從輻射元件100發(fā)出而不被接地板200屏蔽，并可獲得與一般單極天線(xiàn)的全向輻射特性類(lèi)似的全向輻射特性。在本實(shí)施例的天線(xiàn)中，是通過(guò)形成于輻射元件100中的U形槽160而獲得帶阻特性的。以下將參考圖11說(shuō)明由槽160而獲得的帶阻特性。圖11是示意圖，以圖解方式示出電流在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的輻射元件中的流動(dòng)。通過(guò)饋電元件140提供的電流借助耦合方式流入槽160。源于槽160內(nèi)部的電流借助耦合方式而環(huán)繞槽160的外部而行，并隨后通過(guò)饋電元件140流出。如果電流進(jìn)行如上所述的流動(dòng)，在槽內(nèi)側(cè)流動(dòng)的電流與在槽外側(cè)流動(dòng)的電流就具有相反的方向，如圖11所示。所以，由這兩種電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)即可被抵消。換言之，因?yàn)椴?60構(gòu)成半波諧振結(jié)構(gòu)，所以能阻止來(lái)自相應(yīng)波長(zhǎng)的輻射。在此情況下，通過(guò)控制槽160的長(zhǎng)度，即可決定在哪一個(gè)波長(zhǎng)使得電磁場(chǎng)偏移。通常，由自由空間的電磁波的波長(zhǎng)X轉(zhuǎn)換成的電介質(zhì)中的波長(zhǎng)為(其中^是電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù))。所以，可用上述數(shù)學(xué)公式l來(lái)表示可以使槽得以在中心頻率fe(波長(zhǎng)、)處具有帶阻特性的槽的長(zhǎng)度(Lsl。t)。如上所述，在本實(shí)施例中，因?yàn)樵谳椛湓?00中形成了槽160，所以可將帶阻特性添加到天線(xiàn)。而且，通過(guò)適當(dāng)確定槽的長(zhǎng)度即可控制阻帶的中心頻率。因此就能夠在UNII頻段產(chǎn)生帶阻特性。此外，通過(guò)控制槽160的寬度，就能夠控制阻帶的帶寬。一般而言，有這樣一種趨勢(shì)隨著槽160的寬度加寬，阻帶的帶寬即增加。以上是結(jié)合倒U形槽來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例的。然而，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解，本發(fā)明可應(yīng)用于落在本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種形狀的槽。同時(shí)，作為基本結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的天線(xiàn)以采用微帶饋電的貼片天線(xiàn)作為饋電元件140。所以，本實(shí)施例的天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了天線(xiàn)的輕量化和小型化，并因此而具有適于大量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)。而且，基板120可由FR4、高阻硅、玻璃、氧化鋁、特氟龍、環(huán)氧樹(shù)脂或LTCC制成。更特別的是，如果采用FR4基板的話(huà)能夠節(jié)省生產(chǎn)成本。根據(jù)本實(shí)施例的天線(xiàn)實(shí)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并經(jīng)過(guò)測(cè)試。已實(shí)現(xiàn)的天線(xiàn)具有如圖9和圖IO所示的結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)構(gòu)件的尺寸均列于下表中。每個(gè)尺寸的單位均為mm。同時(shí)，饋電元件140具有2mm寬度和5.5mm長(zhǎng)度，并采用具有1,6mm厚度且相對(duì)介電常數(shù)為4.4的FR4基板作為基板120。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>圖12是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的接地板的凹口的變化而獲得的頻率與回波損耗的模擬值關(guān)系曲線(xiàn)。在圖12中，簡(jiǎn)單單極天線(xiàn)的曲線(xiàn)表明，諧振發(fā)生于約5.5GHz頻率處，并且在約3到8GHz頻段，回波損耗值為-10dB或更低。同時(shí)，其中形成有凹口220的天線(xiàn)的曲線(xiàn)表明，諧振發(fā)生于接近4.5GHz和接近9GHz頻率處。上述曲線(xiàn)表明，與簡(jiǎn)單單極天線(xiàn)相比，在8GHz的高頻段或更高頻段的阻抗匹配得到了改善，并且一般而言，在大約3到llGHz頻段，回波損耗值保持在-10dB或更低。因此可知，通過(guò)形成凹口220即可獲得UWB特性。圖13是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的槽長(zhǎng)度(Islot)的變化而獲得的頻率與回波損耗模擬值的關(guān)系曲線(xiàn)。以下將說(shuō)明未形成槽時(shí)的曲線(xiàn)。由圖13可看出，因?yàn)閺拇蠹s3GHz到llGHz頻率處，回波損耗值保持在-10dB或更低，所以在UNII頻段沒(méi)有出現(xiàn)帶阻特性。反之可以看到，在形成槽后的曲線(xiàn)中，回波損耗值分別在4GHz、5GHz、及6GHz頻段處增加到約-3dB，使得帶阻特性得以出現(xiàn)。更特別的是，由圖中可看出，隨著槽的長(zhǎng)度(Lsl。t)變短，阻帶的中心槽頻率從4.3GHz提高到6.5GHz。當(dāng)槽的長(zhǎng)度是14mm(Lsl。t/2=7mm)時(shí)，在UNII頻段出現(xiàn)帶阻特性。圖14是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的天線(xiàn)的凹口和槽的形成而獲得的頻率與回波損耗的實(shí)測(cè)值關(guān)系曲線(xiàn)。與簡(jiǎn)單單極天線(xiàn)相比，當(dāng)僅形成凹口時(shí)，在高頻段(約7.9GHz到10.5GHz)獲得了阻抗匹配效應(yīng)，并且擴(kuò)展了帶寬，而當(dāng)凹口和槽二者均形成時(shí)，帶阻特性會(huì)以與模擬所示相同的方式，額外出現(xiàn)于5GHz頻段(UNII頻段X具體說(shuō)就是4.92GHz到5.86GHz之間)。因此，通過(guò)同時(shí)形成凹口和槽，即可實(shí)現(xiàn)在4.92GHz到5.86GHz頻率段具有帶阻特性并具有3.1GHz到11.25GHz帶寬的UWB天線(xiàn)。圖15是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例形成的天線(xiàn)的槽而獲得的頻率與增益的實(shí)測(cè)值關(guān)系曲線(xiàn)。由該曲線(xiàn)可看出，其中沒(méi)有形成槽的天線(xiàn)未表現(xiàn)出帶阻特性，而其中形成有槽的天線(xiàn)則表現(xiàn)出帶阻特性，因?yàn)樵鲆嬖?GHz處顯著下降。進(jìn)而，該曲線(xiàn)表明，在整個(gè)頻段(3GHz到llGHz)上，增益在2.8dBi或更低的范圍內(nèi)變化。圖16是曲線(xiàn)圖，示出基于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的示例性天線(xiàn)的頻率而獲得的輻射圖案。圖16(a)、圖16(b)、及圖16(c)分別示出3GHz、6GHz、及9GHz處的輻射圖案。在所示曲線(xiàn)中，虛線(xiàn)表示共極化(co-pol)的輻射圖案，而實(shí)線(xiàn)表示交叉極化(cross-pol)的輻射圖案。如上述所實(shí)現(xiàn)的天線(xiàn)釆用不與輻射元件交疊并具有小面積的接地板。所以可看出，上述天線(xiàn)具有與一般單極天線(xiàn)類(lèi)似的全向特性。權(quán)利要求1.一種超寬帶天線(xiàn)，包括基板；輻射元件，形成于所述基板的頂面上；接地板，形成于所述基板的底面上；以及饋電元件，連接到所述輻射元件；其中在所述輻射元件處形成短截線(xiàn)，且在所述接地板中形成至少一個(gè)臺(tái)階。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述輻射元件是圓形的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述短截線(xiàn)具有對(duì)應(yīng)于30。的長(zhǎng)度到對(duì)應(yīng)于60。的長(zhǎng)度。4.一種超寬帶天線(xiàn)，包括基板；輻射元件，形成于所述基板的頂面上；接地板，形成于所述基板的底面上；以及饋電元件，連接到所述輻射元件，其中在所述接地板中形成凹口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述輻射元件是矩形的，且在所述輻射元件的下緣處形成切口。6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述接地板形成為不與所述輻射元件交疊。7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述饋電元件是微帶饋線(xiàn)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的超寬帶天線(xiàn)，其中在所述輻射元件中形成槽，以獲得帶阻特性。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述槽具有倒U形狀。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述槽具有范圍為13到16mm的長(zhǎng)度。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述槽所具有的長(zhǎng)度為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中^是所述基板的相對(duì)介電常數(shù)，而、是與阻帶的中心頻率f;對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超寬帶天線(xiàn)，其中所述阻帶的中心頻率fc處于5到6GHz范圍內(nèi)。13.—種具有帶阻特性的超寬帶天線(xiàn)，包括基板；輻射元件，形成于所述基板的頂面上；接地板，形成于所述基板的底面上；以及饋電元件，連接到所述輻射元件；其中在所述輻射元件中形成U形槽，以獲得帶阻特性。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)一種具有帶阻特性、用于超寬帶(UWB)通信的天線(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該UWB天線(xiàn)為采用微帶饋電的貼片天線(xiàn)。為了在低頻段擴(kuò)展帶寬，在輻射元件中形成短截線(xiàn)。進(jìn)而，由于在接地板中形成了臺(tái)階，因而可改善在中頻段的天線(xiàn)特性并獲得UWB特性。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，UWB天線(xiàn)是采用微帶饋電的貼片天線(xiàn)，并具有在接地板中形成的凹口，因而實(shí)現(xiàn)了UWB特性。本發(fā)明的天線(xiàn)具有在輻射元件中形成的倒U形槽，從而在UNII頻段實(shí)現(xiàn)了帶阻特性。此外，本發(fā)明的天線(xiàn)相應(yīng)包含具有小面積且具有全向輻射圖案的接地板。文檔編號(hào)H01Q13/08GK101164199SQ200680013917公開(kāi)日2008年4月16日申請(qǐng)日期2006年4月25日優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日發(fā)明者盧良云,崔佑榮,崔在薰,成元模,柳秉勛申請(qǐng)人:株式會(huì)社Emw天線(xiàn)