[实用新型]利用阶梯阻抗谐振器三频特性实现抗多频干扰超宽带天线

说明书

技术领域

本实用新型是一种适用于抗多频率信号干扰的多阻带滤波器与超宽带(Ultra-Wideband，UWB)天线综合设计的技术。所设计天线包含圆盘天线和三段阶梯阻抗谐振器(Stepped Impedance Resonators SIRs)耦合馈线结构两部分，具有超宽带天线工作带宽(1.7GHz-9.6GHz)。

背景技术

随着通信技术的发展，已有的频带资源越来越紧张，特别是10GHz以下的频段，拥挤着大量不同种类的通信业务。这些通信业务之间存在频带的重叠和覆盖现象，由此所引起的系统间干扰成为亟需解决的问题。其中，几乎占据了10GHz以下所有频带的超宽带系统(例如美国FCC认定的UWB频带为3.1GHz-10.6GHz)，就和其他多个无线系统间存在特定频率的重叠问题。例如，无限局域网WLAN的5.8GHz频带信号和WiMAX的3.5GHz和5.8GHz频带的信号。如果超宽带系统工作频带更宽，例如从2GHz-10GHz，则相应需要考虑的干扰频率信号就更多，诸如：WLAN的2.4GHz/5.8GHz信号，以及固定宽带无线接入(FBWA)3.5GHz信号等。这些与超宽带系统存在频带重叠的通信系统，都可能成为潜在的干扰源。为了避免这些潜在的信号干扰，同时保护各个通信系统的正常工作，可以通过在通信系统中添加相应的阻带滤波器或者设计具有阻带特性的天线实现。其中，将多阻带滤波器和超宽带天线综合设计可以很好的将两者合成一体，构成具有阻带特性的单片天馈线系统。这种天馈线可以工作在很宽的频带，具有滤波特性的馈线结构使天线在特定的频率上具有很大的输入电压驻波比，即对于相应频率的信号天线呈现截止，不工作的状态，从而起到减小甚至消除超宽带系统与其他通信系统间相互干扰的作用。已有的阻带天线大都具有单一的阻带，不能对多个频点的信号进行抑制；或者，具有两个阻带的天线工作带宽受到影响而减小，不满足超宽带特性。因此，设计一种具有多阻带，超宽带工作带宽的小型化天馈线成为亟待解决的问题。

另一方面，三段型阶梯阻抗谐振线具有体积小和前三个谐振频率单独可控的性质，可以用于设计多阻带的滤波器。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提出一种采用平面印刷电路工艺实现的利用阶梯阻抗谐振器三频特性实现抗多频干扰的超宽带天线，不仅具有超宽带特性，而且对于多个频点的干扰信号有很好的抑制作用。该天线具有结构简单、体积小巧，满足平面电路集成的要求，并且具有成本低、便于批量生产等优点，因此适用于多种抗干扰的超宽带应用场合。

技术方案：所设计天线包含圆盘天线和三段阶梯阻抗谐振器耦合馈线结构两部分，具有超宽带工作带宽(1.7GHz-9.6GHz)。同时，通过三段阶梯阻抗谐振器与馈线相耦合，构成具有多个阻带的滤波器，将该滤波器与圆盘天线级联，就能形成具有三阻带特性的超宽带天线。该天线设计基于平面印刷电路技术，采用微带线馈电，体积小巧，适合平面高度集成。本发明的超宽带天线包含圆盘天线和三段型阶梯阻抗谐振器耦合微带线构成的馈线两部分，通过印刷电路板技术在微波介质基片实现。三段型阶梯阻抗谐振器耦合微带线结构，可以产生多个特定频点的阻带。同时，三段型阶梯阻抗谐振器具有成熟的设计公式，因此，在多阻带天线设计中可以大大简化设计过程。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的利用阶梯阻抗谐振器三频特性实现抗多频干扰的超宽带天线，包括一块介质基片，和在介质基片上下表面覆盖的两层金属镀层共同构成；下表面金属镀层为馈线部分的地，上表面金属镀层包含有天线辐射单元、馈线以及三段型阶梯阻抗谐振器几部分；其中，天线辐射单元采用圆盘形式，圆盘背后无金属地分布，该形式具有超宽带特性；馈线采用微带线形式，馈线、三段型阶梯阻抗谐振器、梯形阻抗变换线、天线辐射单元串联连接，通过梯形阻抗变换线进行阻抗匹配；三段型阶梯阻抗谐振器的馈线部分采用了直转角形式实现部分耦合。

三段型阶梯阻抗谐振器包括三组微带线即第一组微带线、第二组微带线、第三组微带线；第一组微带线、第二组微带线、第三组微带线分别具有不同的特征阻抗和电长度，阻抗和电长度呈现对称分布的特点。第二组微带线为了减小天线的整体体积，采用直转角设计。

谐振器的一部分和微带线相耦合，通过调节谐振器各段的阻抗和电长度可以实现三个不同频率的阻带特性。因此，整体的天馈线结构就够成具有三阻带特性的超宽带天线。

有益效果：本实用新型具有如下优点：

1.天线具有超宽带特性，可以满足超宽带通信系统要求；同时，天线可以产生三个频率的阻带，具有抗多频点干扰性能。