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，其結構包括介質基板、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置在介質基板正面的笑臉形結構，所述的微帶饋電單元為設置在介質基板正面的矩形，所述的接地單元為設置在介質基板背面的矩形，所述的縫隙單元為刻蝕在天線輻射單元上的C形結構。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WLAN(802.11a，5.15?5.35GHz，5.725?5.825GHz)系統的干擾，而且結構簡單，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
技術領域
[0001]本實用新型涉及超寬帶天線領域，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。
【背景技術】
[0002]在超寬帶通信系統的工作頻段內有很多其他一些通信頻段比如無線局域網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與無線局域網通信系統在通信過程中產生沖突，必須在設計超寬帶通信系統時把無線局域網所使用的頻段剔除掉，以保證超寬帶通信系統的正常工作，因此，如何抑制無線局域網通信系統與超寬帶通信系統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間的相互干擾，需要在設計的超寬帶天線中引入陷波技術，即在特定的頻段上具有濾波器的作用。能夠實現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(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(SRRs)等。這類方法可以在超寬帶頻段內實現陷波特性，但是會增加天線結構的復雜性。如文獻“基于SRR結構的陷波超寬帶天線設計，電子元件與材料，Vol.31N0.1，Jan.2012”使用了 SRR結構在超寬帶天線中實現了陷波特性，但是其結構復雜。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種結構簡單、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，可以實現陷波，通過改變C形縫隙的尺寸和位置，可以實現指定頻帶的陷波。
[0005]本實用新型的結構是這樣的:
[0006]—種基于C形槽的陷波超寬帶天線，由介質基板、覆于介質基板正面的由導電介質構成的天線輻射單元和微帶饋電單元、覆于介質基板背面的由導電介質構成的接地單元，以及縫隙單元組成。
[0007]所述的導電介質為介質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基板水平方向的中心，大圓I的圓心與介質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構;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基板水平方向的中心，并且與介質基板的底邊形成25度的夾角，縫隙單元中心與介質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，接地單元的兩側邊和底邊分別與介質基板的兩側邊和底邊相重合。
[0015]接地單元上邊緣與位于介質基板正面的天線輻射單元下邊緣在介質基板背面的投影相距的距離為0.5mm。
[0016]本實用新型的優點在于:
[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WLAN(802.11a,5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)系統的干擾;通過改變C形縫隙的尺寸和位置，可以在指定的頻帶實現陷波特性;基于C形槽的陷波超寬帶天線的結構簡單，體積小，易于加工制作，便于批量生產。
【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構示意圖；
[0019]圖2是本實用新型基于C形槽的陷波超寬帶天線的側視結構示意圖；
[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]下面結合附圖對本實用新型的技術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:由介質基板(I)、覆于介質基板(I)正面的由導電介質構成的天線福射單元(2)和微帶饋電單元(3)、覆于介質基板(I)背面的由導電介質構成的接地單元(4)，以及縫隙單元
(5)組成。所述的導電介質為介質基板(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基板(I)水平方向的中心，大圓1(2-3)的圓心與介質基板(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構;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基板(I)水平方向的中心，并且與介質基板(I)的底邊形成25度的夾角，縫隙單元(5)中心與介質基板(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)的兩側邊和底邊分別與介質基板(I)的兩側邊和底邊相重合。接地單元(4)上邊緣與位于介質基板(I)正面的天線輻射單元(2)下邊緣在介質基板(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為4.4的FR4介質基板，介質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。縫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 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WLAN(802.11a,5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz)系統的干擾，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。而且天線的結構簡單、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:由介質基板(I)、覆于介質基板(I)正面的由導電介質構成的天線輻射單元(2)和微帶饋電單元(3)、覆于介質基板(I)背面的由導電介質構成的接地單元(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)位于介質基板(I)背面的下部。2.根據權利要求1所述的基于C形槽的陷波超寬帶天線，其特征在于:所述的導電介質為介質基板(I)表面的覆銅層:銅箔。3.根據權利要求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.根據權利要求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構;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)與介質基板(I)的底邊形成25度的夾角。5.根據權利要求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.根據權利要求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)的兩側邊和底邊分別與介質基板(I)的兩側邊和底邊邊緣相重合。7.根據權利要求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)上邊緣與位于介質基板(I)正面的天線輻射單元(2)下邊緣在介質基板(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
【發明人】郁劍
【申請人】南京工業大學