基于c形槽的陷波超寬帶天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于C形槽的陷波超寬帶天線，其結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)基板、天線輻射單元、微帶饋電單元、接地單元和縫隙單元。所述的天線輻射單元為設(shè)置在介質(zhì)基板正面的笑臉形結(jié)構(gòu)，所述的微帶饋電單元為設(shè)置在介質(zhì)基板正面的矩形，所述的接地單元為設(shè)置在介質(zhì)基板背面的矩形，所述的縫隙單元為刻蝕在天線輻射單元上的C形結(jié)構(gòu)。本實用新型通過在天線輻射單元上刻蝕C形縫隙單元，有效地抑制了無線局域網(wǎng)WLAN(802.11a，5.15?5.35GHz，5.725?5.825GHz)系統(tǒng)的干擾，而且結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易于加工制作。
【專利說明】
基于C形槽的陷波超寬帶天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及超寬帶天線領(lǐng)域，特別涉及基于C形槽的陷波超寬帶天線，主要用于超寬帶無線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在超寬帶通信系統(tǒng)的工作頻段內(nèi)有很多其他一些通信頻段比如無線局域網(wǎng)WLAN(802.11a，5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)等頻段，為了防止超寬帶通信系統(tǒng)與無線局域網(wǎng)通信系統(tǒng)在通信過程中產(chǎn)生沖突，必須在設(shè)計超寬帶通信系統(tǒng)時把無線局域網(wǎng)所使用的頻段剔除掉，以保證超寬帶通信系統(tǒng)的正常工作，因此，如何抑制無線局域網(wǎng)通信系統(tǒng)與超寬帶通信系統(tǒng)之間的干擾就成了研究的熱點問題。
[0003]為了抑制兩種通信系統(tǒng)間的相互干擾，需要在設(shè)計的超寬帶天線中引入陷波技術(shù)，即在特定的頻段上具有濾波器的作用。能夠?qū)崿F(xiàn)陷波功能的方法主要可以分為兩大類，第一類是在貼片或接地面上嵌入各種槽，比如互補的開口諧振環(huán)(SRRs)槽、分形槽等;第二類是在天線上加載不同的寄生單元，比如在貼片附近加載條帶、在饋線附近加載開口諧振環(huán)(SRRs)等。這類方法可以在超寬帶頻段內(nèi)實現(xiàn)陷波特性，但是會增加天線結(jié)構(gòu)的復雜性。如文獻“基于SRR結(jié)構(gòu)的陷波超寬帶天線設(shè)計，電子元件與材料，Vol.31N0.1，Jan.2012”使用了 SRR結(jié)構(gòu)在超寬帶天線中實現(xiàn)了陷波特性，但是其結(jié)構(gòu)復雜。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、平面化、成本低、帶寬較寬的基于C形槽的陷波超寬帶天線，其中輻射貼片上開了 C形的縫隙，可以實現(xiàn)陷波，通過改變C形縫隙的尺寸和位置，可以實現(xiàn)指定頻帶的陷波。
[0005]本實用新型的結(jié)構(gòu)是這樣的:
[0006]—種基于C形槽的陷波超寬帶天線，由介質(zhì)基板、覆于介質(zhì)基板正面的由導電介質(zhì)構(gòu)成的天線輻射單元和微帶饋電單元、覆于介質(zhì)基板背面的由導電介質(zhì)構(gòu)成的接地單元，以及縫隙單元組成。
[0007]所述的導電介質(zhì)為介質(zhì)基板上下表面的覆銅層:銅箔。
[0008]天線福射單元與微帶饋電單元位于介質(zhì)基板的正面(上表面)，天線福射單元的底部與微帶饋電單元的頂部相連，使得天線輻射單元與微帶饋電單元合并成一個整體的導電單元;接地單元位于介質(zhì)基板背面(下表面)的下部。
[0009]所述的天線輻射單元的形狀類似笑臉，它是由一個月牙和一個小圓的拼接而成；月牙是由一個大圓I切掉大圓I與大圓2的相交部分而成的；大圓I的圓心與大圓2的圓心之間相距的垂直距離為0.5mm，大圓I的圓心與大圓2的圓心之間相距的水平距離為13mm;大圓I的圓心與小圓2的圓心之間相距的垂直距離為4mm，大圓I的圓心與小圓2的圓心之間相距的水平距離為3mm。
[0010]大圓I圓心的水平位置位于介質(zhì)基板水平方向的中心，大圓I的圓心與介質(zhì)基板底邊相距的垂直距離為17.5mm。
[0011]所述的縫隙單元是在天線輻射單元上刻蝕去相應的縫隙形狀，從而形成空氣單元結(jié)構(gòu);縫隙單元的形狀為C形，縫隙單元的張角為190度;縫隙單元中心的水平位置位于介質(zhì)基板水平方向的中心，并且與介質(zhì)基板的底邊形成25度的夾角，縫隙單元中心與介質(zhì)基板底邊相距的垂直距離為13.5mm。
[0012]所述的微帶饋電單元位于天線輻射單元下方，微帶饋電單元的形狀為矩形;微帶饋電單元的底邊與介質(zhì)基板的底邊相重合，并且微帶饋電單元的水平位置位于介質(zhì)基板底邊的中心。
[0013]微帶饋電單元的特性阻抗為50歐姆。
[0014]所述的接地單元為矩形，接地單元的兩側(cè)邊和底邊分別與介質(zhì)基板的兩側(cè)邊和底邊相重合。
[0015]接地單元上邊緣與位于介質(zhì)基板正面的天線輻射單元下邊緣在介質(zhì)基板背面的投影相距的距離為0.5mm。
[0016]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0017]本實用新型的基于C形槽的陷波超寬帶天線具有較寬的工作頻段，其工作的頻率范圍為2.95?11.73GHz，并且其陷波的頻段為4.61?5.855GHz，有效地抑制了無線局域網(wǎng)WLAN(802.11a,5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)系統(tǒng)的干擾;通過改變C形縫隙的尺寸和位置，可以在指定的頻帶實現(xiàn)陷波特性;基于C形槽的陷波超寬帶天線的結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易于加工制作，便于批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型基于C形槽的陷波超寬帶天線的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實用新型基于C形槽的陷波超寬帶天線的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實用新型基于C形槽的陷波超寬帶天線的縫隙單元放大示意圖；
[0021]圖4是本實用新型基于C形槽的陷波超寬帶天線的電壓駐波比曲線圖；
[0022]圖5是本實用新型基于C形槽的陷波超寬帶天線在4GHz處的輻射方向圖。
[0023]在圖1至圖3中，I為介質(zhì)基板，2為天線輻射單元，2-1為月牙，2-2為小圓，2-3大圓I，2-4為大圓2，3為微帶饋電單元，4為接地單元，5為縫隙單元。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案的實施作進一步的描述:
[0025]圖1?3中給出的是本實用新型的實施例:一種基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:由介質(zhì)基板(I)、覆于介質(zhì)基板(I)正面的由導電介質(zhì)構(gòu)成的天線福射單元(2)和微帶饋電單元(3)、覆于介質(zhì)基板(I)背面的由導電介質(zhì)構(gòu)成的接地單元(4)，以及縫隙單元
(5)組成。所述的導電介質(zhì)為介質(zhì)基板(I)表面的覆銅層:銅箔。天線輻射單元(2)、微帶饋電單元(3)與縫隙單元(5)位于介質(zhì)基板(I)的正面(上表面)，天線輻射單元(2)的底部與微帶饋電單元(3)的頂部相連，使得天線輻射單元(2)與微帶饋電單元(3)合并成一個整體的導電單元;接地單元(4)位于介質(zhì)基板(I)背面(下表面)的下部。所述的天線輻射單元(2)的形狀類似笑臉，它是由一個月牙(2-1)和一個小圓(2-2)的拼接而成；月牙(2-1)是由一個大圓I (2-3)切掉大圓1(2-3)與大圓2(2-4)的相交部分而成的;大圓1(2-3)的圓心與大圓2(2-4)的圓心之間相距的垂直距離為0.5mm，大圓I (2-3)的圓心與大圓2(2-4)的圓心之間相距的水平距離為13mm;大圓I (2-3)的圓心與小圓(2-2)的圓心之間相距的垂直距離為4mm，大圓I(2-3)的圓心與小圓(2-2)的圓心之間相距的水平距離為3mm。大圓1(2-3)圓心的水平位置位于介質(zhì)基板(I)水平方向的中心，大圓1(2-3)的圓心與介質(zhì)基板(I)底邊相距的垂直距離為17.5mm。所述的縫隙單元(5)是在天線輻射單元(2)上刻蝕去相應的縫隙形狀，從而形成空氣單元結(jié)構(gòu);縫隙單元(5)的形狀為C形，縫隙單元(5)的張角為190度;縫隙單元(5)中心的水平位置位于介質(zhì)基板(I)水平方向的中心，并且與介質(zhì)基板(I)的底邊形成25度的夾角，縫隙單元(5)中心與介質(zhì)基板(I)底邊相距的垂直距離為13.5mm。所述的微帶饋電單元
(3)位于天線輻射單元(2)下方，微帶饋電單元(3)的形狀為矩形;微帶饋電單元(3)的底邊與介質(zhì)基板(I)的底邊相重合，并且微帶饋電單元(3)的水平位置位于介質(zhì)基板(I)底邊的中心;微帶饋電單元(3)的特性阻抗為50歐姆。所述的接地單元(4)的形狀為矩形，接地單元
(4)的兩側(cè)邊和底邊分別與介質(zhì)基板(I)的兩側(cè)邊和底邊相重合。接地單元(4)上邊緣與位于介質(zhì)基板(I)正面的天線輻射單元(2)下邊緣在介質(zhì)基板(I)背面的投影相距的距離為
0.5mm ο
[0026]本實用新型基于C形槽的陷波超寬帶天線采用的是介電常數(shù)為4.4的FR4介質(zhì)基板，介質(zhì)基板的長度和寬度分別為3Imm和30mm，厚度為1.6mm。天線福射單元是通過三個圓演變而成的，其中兩個大圓的半徑分別為12mm和11mm，小圓的半徑為7.5mm;兩個大圓的圓心距離介質(zhì)基板底邊邊緣的距離分別為17.5mm和17mm，小圓的圓心距離介質(zhì)基板底邊邊緣的距離為21.5mm。微帶饋電單元為矩形，其長度和寬度分別為5.5mm和3mm;接地單元也為矩形，其長度和寬度分別為5mm和30mm?？p隙單元是由兩個圓弧演變而成的，大圓弧與小圓弧的半徑分別為5mm和4.7mm，兩個圓弧的圓心相重合，并且兩個圓弧的張角都為190度。
[0027]對照附圖4，圖4給出了基于C形槽的陷波超寬帶天線的電壓駐波比(VSWR)曲線圖。根據(jù)圖4可見，天線的工作頻率范圍(VSWR<2)為2.95?11.73GHz，并且陷波頻段為4.61?5.855GHz，包含了 無線局域網(wǎng) WLAN(802.11a,5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)頻段。
[0028]對照附圖5，圖5給出了基于C形槽的陷波超寬帶天線在4GHz輻射方向圖，根據(jù)圖5可見，在這個頻點上，天線的輻射方向圖具有全向的輻射特性。
[0029]本實用新型基于C形槽的陷波超寬帶天線頻率范圍為2.95?11.73GHz，并且陷波頻段為4.61?5.855GHz，有效地抑制了無線局域網(wǎng)WLAN(802.11a,5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)系統(tǒng)的干擾，并且基于C形槽的陷波超寬帶天線在4GHz頻率出具有全向的輻射特性。而且天線的結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于加工制作，因此本實用新型具有廣泛的應用前景。
【主權(quán)項】
1.一種基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:由介質(zhì)基板(I)、覆于介質(zhì)基板(I)正面的由導電介質(zhì)構(gòu)成的天線輻射單元(2)和微帶饋電單元(3)、覆于介質(zhì)基板(I)背面的由導電介質(zhì)構(gòu)成的接地單元(4)，以及縫隙單元(5)組成； 天線輻射單元(2)、微帶饋電單元(3)與縫隙單元(5)位于介質(zhì)基板(I)的正面，天線輻射單元(2)的底部與微帶饋電單元(3)的頂部相連，使得天線輻射單元(2)與微帶饋電單元(3)合并成一個整體的導電單元;接地單元(4)位于介質(zhì)基板(I)背面的下部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:所述的導電介質(zhì)為介質(zhì)基板(I)表面的覆銅層:銅箔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:所述的天線輻射單元(2)是由一個月牙(2-1)和一個小圓(2-2)的拼接而成；月牙(2-1)是由一個大圓1(2-3)切掉大圓I (2-3)與大圓2(2-4)的相交部分而成的。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:所述的縫隙單元(5)是在天線輻射單元(2)上刻蝕去相應的縫隙形狀，從而形成空氣單元結(jié)構(gòu);縫隙單元(5)的形狀為C形，縫隙單元(5)的張角為190度;縫隙單元(5)與介質(zhì)基板(I)的底邊形成25度的夾角。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:所述的微帶饋電單元(3)位于天線輻射單元(2)下方，微帶饋電單元(3)的形狀為矩形;微帶饋電單元(3)的底邊與介質(zhì)基板(I)的底邊相重合，并且微帶饋電單元(3)的水平位置位于介質(zhì)基板(I)底邊的中心;微帶饋電單元(3)的特性阻抗為50歐姆。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:所述的接地單元(4)的形狀為矩形，接地單元(4)的兩側(cè)邊和底邊分別與介質(zhì)基板(I)的兩側(cè)邊和底邊邊緣相重合。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:接地單元(4)上邊緣與位于介質(zhì)基板(I)正面的天線輻射單元(2)下邊緣在介質(zhì)基板(I)背面的投影相距的距離為0.5mm ο
【文檔編號】H01Q1/50GK205646137SQ201521068444
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年12月21日
【發(fā)明人】郁劍
【申請人】南京工業(yè)大學