一種具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超寬帶天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶天線作為超寬帶系統(tǒng)中的重要組成部分，由于其較小的尺寸、較低的加工成本，易加工，容易和關(guān)聯(lián)電路集成等特點(diǎn)，而受到了廣泛的研宄。
[0003]然而，在整個超寬帶工作頻段3.1-10.6GHz中會有一些其它的通信頻段會對超寬帶通信造成干擾，比如工作在3.4-3.69GHz頻段的WiMAX(IEEE802.16 WorldwideInteroperability for Microwave Access)，5.15-5.825GHz 頻段的 WLAN (IEEE 802.11awireless local area networks)，6.7-7.1GHz 的印度衛(wèi)星通信 C 波段(IEEE INSAT/super-extended C bands)。2008年華南理工大學(xué)裙慶昕在微帶線福射貼片上采用缺口環(huán)形槽實現(xiàn)對中心頻率工作在3.5GHz/5.5GHz的WiMAX/WLAN頻段陷波功能。2009年KennySeungwoo Ryu對U型結(jié)構(gòu)天線福射結(jié)構(gòu)中增加寄生微帶線從而實現(xiàn)了對工作在5_6GHz的WLAN頻段實現(xiàn)了陷波功能。2009年、2011年和2012年M.0jaroudi分別研制了三款款在天線輻射表面采用一對寄生微帶線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對5-6GHz WLAN頻段實現(xiàn)陷波功能的超寬帶天線。當(dāng)然，還有很多事關(guān)于對WiMAX和WLAN頻段實現(xiàn)陷波功能的超寬帶天線。
[0004]現(xiàn)有超寬帶天線，大部分是對WiMAX和WLAN頻段實現(xiàn)了陷波功能，但是，對于印度國家衛(wèi)星通信C波段的天線實現(xiàn)陷波功能的天線比較少，2013年Mubarak Sani E11 i s設(shè)計的一款天線對工作在6.7-7.1GHz印度國家衛(wèi)星通信C波段具有陷波功能，但是其陷波效果不理想。所以，研宄實現(xiàn)對印度衛(wèi)星通信頻段C波段天線實現(xiàn)陷波功能的天線，無論在民用的通信領(lǐng)域還是軍用的通信、定位、抗干擾領(lǐng)域，都有很大的應(yīng)用價值和實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線，解決了現(xiàn)有技術(shù)中受到印度國家衛(wèi)星通信C波段6.7-7.1GHz干擾，超寬帶系統(tǒng)陷波功能效果不理想的問題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線，包括介質(zhì)板，在介質(zhì)板頂面沿中心線設(shè)置有輻射貼片，輻射貼片連接有饋電微帶線，在輻射貼片中開有沿中心線對稱的兩個矩形槽；在介質(zhì)板背面設(shè)置有切角地。
[0007]本發(fā)明的具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線，其特征還在于:
[0008]介質(zhì)板的長度為28_±0.1mm,寬度為25_±0.1mm,厚度為0.8mm±0.05mm ；
[0009]福射貼片的長度1^為17臟±0.1臟，寬度W丨為14mm±0.1臟；
[0010]每個矩形槽的長度1^2為15mm±0.1mm，寬度W 2為2_±0.1mm ；
[0011]矩形槽長邊與天線邊緣的距離胃3為2mm±0.1mm，矩形槽短邊與天線邊緣的距離W4為 1mm +0.1mm ；
[0012]饋電微帶線的長度1^為6mm±0.1mm，寬度W 5為2mm±0.1mm。
[0013]切角地為兩層結(jié)構(gòu)，即在底層中部設(shè)置有上層凸臺，其中，底層高度L5S2謹(jǐn)±0.1mm，上層凸臺高度1^4為I謹(jǐn)±0.1謹(jǐn)，上層凸臺寬度W6為14mm±0.1謹(jǐn)，上層凸臺每個側(cè)邊切角與底層同側(cè)最外邊的距離評7為4.5mm±0.1mm0
[0014]本發(fā)明的有益效果是，該超寬帶天線在3.1-10.6GHz整個頻段內(nèi)的回波損耗小于-lOdBm，除了在陷波頻段印度國家衛(wèi)星通信C波段6.7-7.1GHz大于_5dBm，天線的方向圖為全向，適應(yīng)對印度國家衛(wèi)星通信C波段6.7-7.1GHz產(chǎn)生陷波需求的超寬帶應(yīng)用領(lǐng)域，如雷達(dá)追蹤、精確定位、保密通信等。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明超寬帶天線頂層的輻射貼片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明超寬帶天線背面的切角地結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明超寬帶天線應(yīng)用狀態(tài)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明超寬帶天線的回波損耗測試結(jié)果曲線；
[0019]圖5是本發(fā)明超寬帶天線在4GHz時E面極坐標(biāo)方向圖；
[0020]圖6是本發(fā)明超寬帶天線在4GHz時H面極坐標(biāo)方向圖；
[0021]圖7是本發(fā)明超寬帶天線在7GHz時E面極坐標(biāo)方向圖；
[0022]圖8是本發(fā)明超寬帶天線在7GHz時H面極坐標(biāo)方向圖；
[0023]圖9是本發(fā)明超寬帶天線在1GHz時E面極坐標(biāo)方向圖；
[0024]圖10是本發(fā)明超寬帶天線在1GHz時H面極坐標(biāo)方向圖。
[0025]圖中，1.介質(zhì)板，2.輻射貼片，3.矩形槽，4.饋電微帶線，5.切角地；
[0026]另外，11.超寬帶天線，12.超寬帶陷波濾波器一，13.低噪聲放大器，14.超寬帶陷波濾波器二，15.本振電路，16.混頻電路，17.A/D轉(zhuǎn)換，18.超寬帶接收機(jī)。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]參照圖1、圖2，本發(fā)明帶陷波功能的微帶超寬帶天線，其結(jié)構(gòu)是，包括介質(zhì)板1，介質(zhì)板I采用羅杰斯的板材或其它使用微波頻段的板材，例如:RogerS、陶瓷等，考慮到成本和板材的質(zhì)量優(yōu)選FR4環(huán)氧玻璃布材料制作，在介質(zhì)板I頂面沿中心線設(shè)置有輻射貼片2，輻射貼片2連接有饋電微帶線4，饋電微帶線4外端用于外接其他設(shè)備，在輻射貼片2中開有沿中心線對稱的兩個矩形槽3 ;在介質(zhì)板I背面設(shè)置有切角地5。
[0029]一對矩形槽3對稱的設(shè)置在輻射貼片2中，是為了實現(xiàn)6.7-7.1GHz的陷波功能。切角地5是在現(xiàn)有矩形地的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行切角改進(jìn)，以便獲得較寬的匹配帶寬。
[0030]天線的整體最優(yōu)尺寸大小為長28mm，寬25mm，高0.8mm，不需要增加額外的寄生結(jié)構(gòu)，只需要在天線的輻射貼片2中開設(shè)一對對稱的矩形槽3，即可以實現(xiàn)陷波功能。
[0031]上述結(jié)構(gòu)各個部位的尺寸范圍分別是:
[0032]介質(zhì)板I 的長度為 28_±0.1mm,寬度為 25_±0.1mm,厚度為 0.8mm±0.05mm ；
[0033]福射貼片2的長度1^為17mm±0.1mm，寬度W ι為14mm±0.1mm ；
[0034]每個矩形槽3的長度1^2為15mm±0.1mm，寬度W 2為2_±0.1mm ；
[0035]矩形槽3長邊與天線邊緣的距離(橫向間隔)評3為2mm±0.1mm，矩形槽3短邊與天線邊緣的距離(縱向間隔)評4為Imm± 0.1mm ；
[0036]饋電微帶線4的長度1^為6_±0.1mm，寬度W 5為2_±0.1mm ；
[0037]天線背面的切角地5為兩層結(jié)構(gòu)，即在底層中部設(shè)置有上層凸臺，其中，底層高度1^5為2mm±0.1mm，上層凸臺高度L 4為lmm±0.1mm，上層凸臺寬度W 6為14mm±0.1mm，上層凸臺每個側(cè)邊切角與底層同側(cè)最外邊的距離^為4.5mm±0.1mm0
[0038]參照圖3，將本發(fā)明帶陷波功能的超寬帶天線應(yīng)用于超寬帶通信系統(tǒng)的接收機(jī)中，超寬帶信號依次經(jīng)過本發(fā)明的超寬帶天線11、超寬帶陷波濾波器一 12、低噪聲放大器13、超寬帶陷波濾波器二 14、下變頻電路(包括本振電路15和混頻電路16以及混頻后的濾波)、A/D轉(zhuǎn)換17和超寬帶接收機(jī)18，完成信號的接收。
[0039]上述的混頻電路16之前部分稱為微波射頻前端電路，混頻電路16之后部分稱為信號處理解算單元。
[0040]超寬帶陷波濾波器一 12和超寬帶陷波濾波器二 14的結(jié)構(gòu)、工作原理一致。
[0041]低噪聲放大器13選用Herotek公司的腔體低噪聲放大器模塊AF00118253A
[0042]下變頻電路(包括本振電路15和混頻電路16)選用Ettus research公司的RFX1200 子板。
[0043]A/D轉(zhuǎn)換17用于A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0044]超寬帶接收機(jī)18選用Ettus research公司的通用軟件無線電平臺USRPl。
[0045]上述實施例中的電路元件可以根據(jù)具體的使用頻段和背景進(jìn)行組合。
[0046]圖4是本發(fā)明帶陷波功能的超寬帶天線的回波損耗測試結(jié)果曲線；曲線中的縱坐標(biāo)為回波損耗的大小，橫坐標(biāo)為頻率，其中-1OdB回波損耗的帶寬為可接收頻段范圍，其范圍為3.1-10.6GHz滿足超寬帶接收頻段要求。陷波頻段即6.7-7.1GHz頻段的回波損耗大于-10dB，說明該天線對該頻段的印度衛(wèi)星通信頻段C波段有較好的陷波功能。
[0047]本發(fā)明天線分別在4GHz、7GHz、10GHz頻段的超寬帶天線E面H面極坐標(biāo)方向圖，其中圖5表示4GHz E面極坐方向圖，圖6表示4GHz H面極坐方向圖，圖7表示7GHz E面極坐方向圖，圖8表示7GHz H面極坐方向圖，圖9表示1GHz E面極坐方向圖，圖10表示1GHz H面極坐方向圖。從在4GHZ、7GHZ、10GHZ頻段的E面和H面兩個交叉的各個方向圖中，可以看出本發(fā)明天線的具有很好的全向輻射特性，即無方向性，有較好的接收范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線，其特征在于:包括介質(zhì)板(I)，在介質(zhì)板(I)頂面沿中心線設(shè)置有輻射貼片(2)，輻射貼片(2)連接有饋電微帶線(4)，在輻射貼片(2)中開有沿中心線對稱的兩個矩形槽(3);在介質(zhì)板(I)背面設(shè)置有切角地(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線，其特征在于:所述的介質(zhì)板(I)的長度為28mm±0.1mm，寬度為25mm±0.1mm，厚度為0.8mm±0.05mm ； 福射貼片⑵的長度1^為17mm±0.1謹(jǐn)，寬度W ι為14mm±0.1謹(jǐn)； 每個矩形槽⑶的長度1^2為15mm±0.1mm，寬度W 2為2mm±0.1mm ； 矩形槽⑶長邊與天線邊緣的距離W#2mm±0.1mm，矩形槽(3)短邊與天線邊緣的距離 W4為 lmm±0.1mm ； 饋電微帶線⑷的長度1^為6mm±0.1mm，寬度W 5為2mm±0.1mm03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線，其特征在于:所述的切角地(5)為兩層結(jié)構(gòu)，即在底層中部設(shè)置有上層凸臺，其中，底層高度L5S2謹(jǐn)±0.1mm，上層凸臺高度1^4為I謹(jǐn)±0.1謹(jǐn)，上層凸臺寬度W6為14mm±0.1謹(jǐn)，上層凸臺每個側(cè)邊切角與底層同側(cè)最外邊的距離評7為4.5mm±0.1mm0
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有6.7-7.1GHz頻段陷波功能的超寬帶天線，包括介質(zhì)板，在介質(zhì)板頂面沿中心線設(shè)置有輻射貼片，輻射貼片連接有饋電微帶線，在輻射貼片中開有沿中心線對稱的兩個矩形槽；在介質(zhì)板背面設(shè)置有切角地。本發(fā)明的帶陷波功能的超寬帶天線通過矩形輻射貼片上對稱的矩形槽來實現(xiàn)陷波功能，通過矩形地上的對稱切角來實現(xiàn)寬帶匹配，結(jié)構(gòu)簡單，易于批量生產(chǎn)，在實際應(yīng)用中不僅可以實現(xiàn)寬帶的工作，而且可以實現(xiàn)對印度國家衛(wèi)星通信C波段6.7-7.1GHz的信號進(jìn)行陷波功能，以避免電磁干擾。
【IPC分類】H01Q1/38, H01Q13/08, H01Q1/52
【公開號】CN104993224
【申請?zhí)枴緾N201510320089
【發(fā)明人】席曉莉, 楊海龍, 劉江凡
【申請人】西安理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月11日