具有带阻特性的超宽带全向辐射印刷天线

摘要

具有带阻特性的超宽带全向辐射印刷天线，它涉及一种超宽带全向辐射的印刷天线，具体涉及一种具有带阻特性的超宽带全向辐射印刷天线。本发明为了解决现有超宽带天线需要外接带阻滤波器才能避免对无线局域网的干扰，且天线体积较大的问题。本发明包括第一金属地板、第二金属地板、辐射单元、金属微带线和介质板，金属微带线竖直印刷在介质板正面下部，且金属微带线的下端与介质板正面的底边接触，辐射单元为半圆形，辐射单元印刷在介质板正面的下部，第一金属地板和第二金属地板以金属微带线为中心线对称印刷在介质板的正面上，第一金属地板的下部设有第一门字形缝隙，第二金属地板的下部设有第二门字形缝隙。本发明用于无线电通信领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超宽带全向辐射的印刷天线，具体涉及一种具有带阻特性的超宽带 全向辐射印刷天线，属于无线电通信领域。

背景技术

在2002年，联邦通信委员会（FCC）首次批准了商业用途的超宽带通信的频谱范围 为3.1GHz～10.6GHz。超宽带系统的天线设计成为了一个十分热门的方向。超宽带天线可 以提供短距离的无延迟高速率通信以及其他应用并且电耗较低。超宽带天线具有诸多优 点，例如结构简单，高数据速率，成本低以及易于加工。传统的超宽带天线是一个圆形单 极子天线与一个与其垂直的金属地板构成的立体结构，这类超宽带天线由于其立体的结构 并且通常尺寸较大很难与超宽带系统集成。因此，平面型的超宽带印刷天线被提出，这类 天线由于其平面结构很容易与微波电路集成，并且通过优化天线形状可以实现小型化。同 时，由于超宽带通信的频谱范围覆盖了无线局域网的频谱范围（5.15GHz～5.815GHz），因 此超宽带通信会对无线局域网造成干扰，为了避免这种干扰，超宽带通信系统常常需要再 加入带阻滤波器，这使得超宽带通信系统变的更加复杂，系统稳定性也会降低。

发明内容

本发明为解决现有超宽带天线需要外接带阻滤波器才能避免对无线局域网的干扰， 且天线体积较大的问题，进而提出具有带阻特性的超宽带全向辐射印刷天线。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括第一金属地板、第二金属地 板、辐射单元、金属微带线和介质板，金属微带线竖直印刷在介质板正面下部，且金属微 带线的下端与介质板正面的底边接触，辐射单元为半圆形，辐射单元印刷在介质板正面的 下部，且辐射单元的直边与金属微带线的上端连接，第一金属地板和第二金属地板以金属 微带线为中心线对称印刷在介质板的正面上，第一金属地板的下部设有第一门字形缝隙， 第二金属地板的下部设有第二门字形缝隙。

本发明的有益效果是：本发明的具有带阻特性的超宽带全向辐射印刷天线是平面结 构，相比于传统的立体超宽带天线，更容易与超宽带通信系统集成；本发明的天线通过在 地面抠出第一门字形缝隙缝隙和第二门字形缝隙实现了带阻带宽5.05GHz～5.84GHz，有 效的屏蔽对无线局域网的影响；本发明的天线通过圆弧与直线渐变的结构，有效的增大了 地板尺寸，使得本天线较传统的超宽带印刷天线尺寸小70%～75%，实现了小型化。

附图说明

图1是本发明的主视图，图2是天线在2GHz～12GHz的驻波比图，其中Voltage  Standing Wave Ratio表示驻波比，图3是天线在3GHz～12GHz增益变化图，其中Gain表 示增益，theta表示垂直方位角，phi表示水平方位角，Value表示幅值，Frequency表示频 率，图4是天线在3.3GHz E面方向图，其中Gain Abs表示天线增益幅值，farfield表示远 场，Main lobe magnitude表示主瓣的方向性值，Main lobe direction表示主瓣方向性宽度， Angular width表示3dB波束角，phi/Degree vs.dB表示水平方位角（用dB值表示），图5 是天线在5.5GHz E面方向图，图6是天线在10.6GHz E面方向图，其中Side lobe level 表示旁瓣下降值，图7是天线在3.3GHz H面方向图，图8是天线在5.5GHz H面方向图， 图9是天线在10.6GHz E面方向图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述具有带阻特性的超宽 带全向辐射印刷天线包括第一金属地板1、第二金属地板2、辐射单元3、金属微带线4 和介质板7，金属微带线4竖直印刷在介质板7正面下部，且金属微带线4的下端与介质 板7正面的底边接触，辐射单元3为半圆形，辐射单元3印刷在介质板7正面的下部，且 辐射单元3的直边与金属微带线4的上端连接，第一金属地板1和第二金属地板2以金属 微带线4为中心线对称印刷在介质板7的正面上，第一金属地板1的下部设有第一门字形 缝隙5，第二金属地板2的下部设有第二门字形缝隙6。

本实施方式中介质板7是耐火等级为FR-4的聚四氟乙烯制作的。

本实施方式中第一金属地板1、第二金属地板2、金属微带线4组成共面波导馈电结 构，这种馈电结构相比于传统的微带线馈电具有更宽的阻抗带宽以及更小的反射损耗。同 时地板采用直线与圆弧过渡的结构，充分利用辐射单元3周围空间增大地板面积，达到实 现小型化的目的。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述具有带阻特性的超宽 带全向辐射印刷天线的第一金属地板1与第二金属地板2结构相同，第一金属地板1与第 二金属地板2相对应的一边由第一竖直边1-1、第一圆弧边1-2、第二圆弧边1-3、第三圆 弧边1-4、第四圆弧边1-5、第一横边1-6、第六圆弧边1-7和第二竖直边1-8首尾依次圆 滑过渡连接组成。

本实施方式的技术效果是：如此设置，首先使天线具有对称结构，使得天线的远场 方向图不会发生畸变，其次采用多段圆弧与直线过渡结构，使在这种圆弧与直线过渡的金 属地板上的表面电流行走的距离更长，使天线能在更低的频率上工作，实现天线的超宽带 特性。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述具有带阻特性的超宽 带全向辐射印刷天线的介质板7的厚度为1.5mm，介质板7的相对介电常数为4.4。

本实施方式的技术效果是：如此设置，这种介质板的是FR-4环氧板，介质板的材料 为聚四氟乙烯，这种介质板的厚度和相对介电常数是规定的，并且这种介质板的造价很低， 利用这种介质板设计所发明的天线可以使本天线的制作成本大大降低。其它组成及连接关 系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述具有带阻特性的超宽 带全向辐射印刷天线的第一金属地板1与第二金属地板2之间的距离与辐射单元3的直径 相同。

本实施方式的技术效果是：如此设置，使本天线的阻抗匹配程度达到最优，使本天 线能够达到在可应用的频段内驻波比小于2，达到超宽带通信对天线驻波比的指标要求。 其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

通过图2至图9可以看出：在3.1GHz～11.9GHz内驻波比VSWR＜2，带阻带宽为 5.05GHz～5.84GHz，在3.1GHz～11.9GHz内天线的方向图稳定，在5.05GHz～5.84GHz增 益很低，说明在此频段内天线几乎不辐射，实现了带阻性能。