本實(shí)用新型涉及一種天線，尤其涉及一種超寬帶陷波天線。

背景技術(shù)：

自從超寬帶(Ultra-wide-band，UWB)3.1-10.6GHz頻段被確定可以進(jìn)行民用通信以來(lái)，UWB通訊系統(tǒng)就以低功耗、高寬帶、易于設(shè)計(jì)等有點(diǎn)而備受關(guān)注。超寬帶天線作為UWB通訊系統(tǒng)的重要組成部分，因其具有良好的全輻射特性和穩(wěn)定的增益等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用。

但隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless-local-area-network，WLAN)和X波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)都已被廣泛的應(yīng)用，他們對(duì)應(yīng)的頻段分別為5.15-5.825GHz和7.0-8.5GHz。這兩個(gè)頻段均覆蓋在超寬帶頻段范圍內(nèi)，會(huì)給超寬帶頻段通信系統(tǒng)的使用帶來(lái)影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種超寬帶陷波天線，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)線局域網(wǎng)頻段與X波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)對(duì)超寬帶天線使用時(shí)帶來(lái)的影響。

本實(shí)用新型提供了一種超寬帶陷波天線，所述天線包括：基板、固定于基板下表面的地板、設(shè)置于所述基板上表面的輻射貼片和與所述輻射貼片相連的饋電線；

本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括：

所述地板上設(shè)置有開(kāi)口諧振環(huán)，所述開(kāi)口諧振環(huán)包括兩個(gè)圓形的開(kāi)口環(huán)，其中所述兩個(gè)圓形的開(kāi)口環(huán)是同圓心的，所述兩個(gè)開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口大小不一致，且所述兩個(gè)開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口方向相差180°，所述開(kāi)口諧振環(huán)位于正對(duì)所述輻射貼片的位置，且與所述地板的四周存在間距；

所述饋電線上設(shè)置有開(kāi)口朝向所述輻射貼片的線狀的U形槽，其中所述U形槽的開(kāi)口端位于所述輻射貼片內(nèi)，開(kāi)口端設(shè)置有向U形槽內(nèi)部延伸的回折邊，所述U形槽與所述饋電線遠(yuǎn)離輻射貼片一側(cè)的邊緣和左右邊緣存在間距。

上述天線，優(yōu)選的，所述輻射貼片靠近所述饋電線的一側(cè)設(shè)置有線狀的倒C形槽，所述倒C形槽開(kāi)口端的端面位于所述U形槽開(kāi)口端的端面和所述饋電線靠近所述輻射貼片端的端面之間。

上述天線，優(yōu)選的，所述基板上表面的邊緣與所述輻射貼片之間形成橢圓縫隙。

上述天線，優(yōu)選的，所述饋電線的形狀為矩形。

上述天線，優(yōu)選的，所述饋電線采用共面波導(dǎo)饋電方式。

上述天線，優(yōu)選的，所述輻射貼片的形狀為橢圓球拍形。

上述天線，優(yōu)選的，所述基板長(zhǎng)度的取值范圍為23～27mm，寬度的取值范圍為23～27mm，厚度的取值范圍為0.6～0.9mm。

上述天線，優(yōu)選的，所述基板的材料為FR-4環(huán)氧玻璃纖維板。

上述天線，優(yōu)選的，所述輻射貼片的形狀為圓形。

上述天線，優(yōu)選的，所述諧振環(huán)的兩個(gè)開(kāi)口環(huán)的形狀為方形。

本實(shí)用新型提供了一種超寬帶陷波天線，包括：基板、固定于基板下表面的地板、設(shè)置于所述基板上表面的輻射貼片和與輻射貼片相連接的饋電線；通過(guò)在地板上設(shè)置包括兩個(gè)圓形開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口諧振環(huán)，且兩個(gè)開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口大小不一致，開(kāi)口方向相差180°；并通過(guò)在饋電線上設(shè)置有開(kāi)口朝向所述輻射貼片的線狀的U形槽，其中所述U形槽的開(kāi)口端位于所述輻射貼片內(nèi)，開(kāi)口端設(shè)置有向U形槽內(nèi)部延伸的回折邊，所述U形槽與所述饋電線遠(yuǎn)離輻射貼片一側(cè)的邊緣和左右邊緣存在間距；解決了現(xiàn)有技術(shù)中，頻段為5.15-5.825GHz的WLAN和頻段為7.0-8.5GHz X的波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)，在使用的過(guò)程中會(huì)對(duì)超寬帶天線產(chǎn)生影響的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1-a是本實(shí)用新型一種超寬帶陷波天線的正視圖；

圖1-b是本實(shí)用新型一種超寬帶陷波天線的后視圖；

圖2-a是加入C形槽、U形槽和開(kāi)口諧振環(huán)前后天線回波損耗圖；

圖2-b是加入C形槽、U形槽和開(kāi)口諧振環(huán)前后天線對(duì)駐波的影響示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的超寬帶陷波天線的倒C形槽閉口端到開(kāi)口端端面的垂直距離L₅對(duì)天線駐波比的影響示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的超寬帶陷波天線的U形槽回折邊的長(zhǎng)度L₇對(duì)天線駐波比的影響示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的超寬帶陷波天線諧振環(huán)中內(nèi)環(huán)的開(kāi)口尺寸g₁和外環(huán)的開(kāi)口尺寸g₂對(duì)天線駐波比的影響示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參考圖1-a和圖1-b，示出了一種超寬帶陷波天線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1-a為本實(shí)用新型一種超寬帶陷波天線的正視圖，圖1-b為本實(shí)用新型一種超寬帶陷波天線的后視圖。所述天線包括：基板1、固定于基板下表面的地板2、設(shè)置于所述基板上表面的輻射貼片3和與所述輻射貼片相連的饋電線4。

所述天線的結(jié)構(gòu)為：

所述地板2上設(shè)置有開(kāi)口諧振環(huán)5，所述開(kāi)口諧振環(huán)5包括兩個(gè)圓形的開(kāi)口環(huán)，其中所述兩個(gè)圓形的開(kāi)口環(huán)是同圓心的，所述兩個(gè)開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口大小不一致，且所述兩個(gè)開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口方向相差180°，所述開(kāi)口諧振環(huán)5位于正對(duì)所述輻射貼片3的位置，且與所述地板2的四周存在間距；

所述饋電線4上設(shè)置有開(kāi)口朝向所述輻射貼片3的線狀的U形槽6，其中所述U形槽6的開(kāi)口端位于所述輻射貼片3內(nèi)，開(kāi)口端設(shè)置有向U形槽內(nèi)部延伸的回折邊10，所述U形槽6與所述饋電線4遠(yuǎn)離輻射貼片3一側(cè)的邊緣和左右邊緣存在間距。

本實(shí)用新型中，通過(guò)在地板上設(shè)置諧振環(huán)，通過(guò)調(diào)整諧振環(huán)中兩個(gè)開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口的大小，實(shí)現(xiàn)7.0-8.5GHz頻段的陷波，通過(guò)在饋天線上設(shè)置U形槽，通過(guò)調(diào)節(jié)槽的尺寸，實(shí)現(xiàn)5.15-5.825GHz的陷波。并且本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小巧。

本實(shí)用新型中，所述輻射貼片3靠近所述饋電線的一側(cè)設(shè)置有線狀的倒C形槽7，所述倒C形槽7開(kāi)口端的端面位于所述U形槽6開(kāi)口端的端面和所述饋電線4靠近所述輻射貼片3端的端面之間。

本實(shí)用新型中，通過(guò)在輻射貼片上設(shè)置倒C形槽，通過(guò)調(diào)節(jié)倒C形槽中弧形槽的尺寸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)3.1-3.9頻段的陷波。解決了現(xiàn)有技術(shù)中全球微波互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)在通信的使用過(guò)程中對(duì)超寬帶天線的影響。

本實(shí)用新型中，所述基板上表面1的邊緣與所述輻射貼片之間形成橢圓縫隙8。

本實(shí)用新型中，所述饋電線4的形狀為矩形。

本實(shí)用新型中，所述饋電線4采用共面波導(dǎo)饋電方式。

本實(shí)用新型中，所述饋電線4與饋電線周?chē)幕逯g有縫隙9，形成了共面波導(dǎo)饋電的形式。

本實(shí)用新型中，所述輻射貼片3的形狀為橢圓球拍形。

本實(shí)用新型中，所述基板采用的是FR-4環(huán)氧玻璃纖維板。

本實(shí)用新型中，所述基板長(zhǎng)度的取值范圍為23～27mm，寬度的取值范圍為23～27mm，厚度的取值范圍為0.6～0.9mm。

本實(shí)用新型中，最優(yōu)選的方案是，選用長(zhǎng)度為25mm、寬度為25mm、厚度為0.8mm的基板。

本實(shí)用新型中，所述輻射貼片的形狀為圓形。

本實(shí)用新型中，所述諧振環(huán)的兩個(gè)開(kāi)口環(huán)的形狀為方形。

本實(shí)用新型中，采用成本低廉的FR-4環(huán)氧玻璃纖維板，整個(gè)基板的尺寸采用25×25m²，厚度僅為0.8mm，并且通過(guò)采用印刷天線結(jié)構(gòu)和共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，大大縮小了天線體積。

本實(shí)用新型中，對(duì)于超寬帶陷波天線的設(shè)計(jì)，優(yōu)選的尺寸可以為：

橢圓縫隙8的長(zhǎng)半軸為a₁＝12.2mm，短半軸b₁＝10.5mm。

矩形饋電線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)₂＝6.5mm，寬度為S＝3.0mm，與基板上表面左右兩邊共面波導(dǎo)輻射貼片相距(即縫隙9)為g＝0.6mm。

橢圓球拍形輻射貼片上的倒C形槽閉口端端面的矩形槽道的長(zhǎng)度的一半為W₅＝5mm，寬度為s₁＝0.2mm，矩形槽道閉口端端面到開(kāi)口端端面的垂直距離為L(zhǎng)₅＝3mm，倒C形槽開(kāi)口端處的弧形槽最內(nèi)側(cè)到離弧形槽最近的U形槽邊緣處最外側(cè)的距離W₉＝1.5mm，倒C形槽中兩個(gè)弧形槽槽道的寬度均為s₂＝0.8mm。

U形槽中開(kāi)口方向的一端左右對(duì)稱的兩個(gè)頂端端面的矩形槽槽道的長(zhǎng)度均為W₆＝0.7mm，U形槽回折邊10的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)₇＝2.0mm，U形槽最外部左右兩邊邊緣處矩形槽槽道的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)₆＝4.5mm，U形槽閉口端端面長(zhǎng)度的一半為W₇＝1.0mm，U形槽中所有矩形槽的寬度均為s₃＝0.2mm。

諧振環(huán)的內(nèi)諧振環(huán)里外兩個(gè)圓的半徑分別為R₃＝3.5mm和R₄＝3.3mm，向上的開(kāi)口矩形長(zhǎng)度為g₁＝3.5mm，外諧振環(huán)里外兩個(gè)圓的半徑分別為R₁＝4.2mm和R₂＝4.0mm，向下的開(kāi)口矩形長(zhǎng)度為g₂＝1mm。

參考圖2，為本實(shí)用新型加入C形槽、U形槽和開(kāi)口諧振環(huán)前后天線的仿真圖，其中，圖2-a為加入C形槽、U形槽和開(kāi)口諧振環(huán)前后天線回波損耗圖，圖2-b為加入C形槽、U形槽和開(kāi)口諧振環(huán)前后天線駐波比結(jié)果圖，從圖中可以看出，超寬帶陷波天線在3.1-10.6GHz頻段內(nèi)電壓駐波比小于2，滿足超寬帶天線的工作頻段，超寬帶陷波天線在3.1-3.9、5.15-5.825GHz和7.0-8.5GHz三個(gè)頻段內(nèi)電壓駐波比大于5，具有陷波特性，因此完全能夠抑制WiMAX、WLAN和X波段對(duì)超寬帶天線的影響。

參考圖3，表示的是倒C形槽中倒C形槽閉口端到開(kāi)口端端面的垂直距離L₅的變化對(duì)天線陷波性能的影響，并表明倒C形槽使得天線在WiMAX頻段產(chǎn)生陷波。由圖可知，隨著L₅的變化，對(duì)應(yīng)的中心陷波頻率也出現(xiàn)明顯的變化，隨著L₅的增大，天線的第一個(gè)陷波頻段逐漸向低頻段平移，駐波比的值也有所減小。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)L₅的值來(lái)實(shí)現(xiàn)不同頻段的陷波。

參考圖4，表示的是超寬帶陷波天線的U形槽回折邊的長(zhǎng)度L₇對(duì)天線駐波比的影響，并表明使其在WLAN頻段產(chǎn)生相應(yīng)的陷波功能。從圖4中可以看出，隨著L₇的增大，天線的第二個(gè)陷波頻段對(duì)應(yīng)的中心頻率呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)L₇的值來(lái)實(shí)現(xiàn)不同頻段的陷波。

參考圖5，表示的是開(kāi)口諧振環(huán)的尺寸對(duì)天線駐波比的影響，并表明使其在X波段衛(wèi)星通信頻段產(chǎn)生了相應(yīng)的陷波功能。從圖中可以看出，隨著內(nèi)諧振環(huán)中向上的開(kāi)口矩形長(zhǎng)度g₁以及外諧振環(huán)中向下的開(kāi)口矩形長(zhǎng)度g₂的不斷增大，天線的第三個(gè)陷波頻段逐漸向更高的頻段平移，駐波比的值也有所減小。因此，可以調(diào)節(jié)參數(shù)g₁和g₂的值來(lái)達(dá)到所需要抑制的頻率點(diǎn)，從而優(yōu)化天線高頻端的駐波比特性。

本實(shí)用新型中，參考圖3-圖5，從中可以看出，天線中C形槽、U形槽和開(kāi)口諧振環(huán)所產(chǎn)生的三個(gè)陷波頻段之間的相互影響并不大，各自產(chǎn)生的陷波頻段與三者同時(shí)存在時(shí)產(chǎn)生的陷波頻段沒(méi)有產(chǎn)生較大的偏移，三者具有較高的隔離度。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)C形槽、U形槽和開(kāi)口諧振環(huán)的具體尺寸和位置等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)通帶內(nèi)任意三個(gè)頻段點(diǎn)干擾信號(hào)的目的，增加了天線設(shè)計(jì)和使用的靈活性。

本實(shí)用新型中，WiMAX和WLAN的陷波頻段的中心頻率能夠由以下兩個(gè)公式計(jì)算得出：

$f_{WiMAX}-notch=c/L_C\sqrt{2({\mathrm{\ϵ}}_r+1)}$

$f_{WLAN}-notch=c/L_U\sqrt{2({\mathrm{\ϵ}}_r+1)}$

c代表真空中的光速，ε_r表示相對(duì)介電常數(shù)，L_C＝2L₅+2W₅、L_U＝2(L₆+L₇+2S₃+W₇)。L₅、W₅分別是C形槽中矩形槽和圓形槽的長(zhǎng)度，L₆、L₇和W₇分別是U形槽中矩形槽的長(zhǎng)度和寬度，S₃是U形槽中矩形槽的寬度。

X波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的中心頻率ω₀根據(jù)以下公式計(jì)算：

${\mathrm{\ω}}_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1}{{\mathrm{LC}}_0{R}_0}}$

$R_0=\frac{R_1+R_3}{2}$

其中，R₀表示地板上加載的一對(duì)開(kāi)口諧振環(huán)中，圓環(huán)半徑R₀為R₁和R₃的平均值，L表示整個(gè)開(kāi)口諧振的總電感，C₀表示總電容。

需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。

還需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。