[发明专利]小型化非对称极宽带印刷单极天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种小型化极宽频带平面天线，特别是小型化非对称极宽带印刷单极天线，该天线能支持多个通信标准并具有非常紧凑的结构，可用作手持无线通信多频系统的收发天线，也可用于电子对抗及能量收集等设备中。

技术背景

微波集成电路和移动手持设备的发展对通信系统的小型化和宽带化提出了越来越高的要求。通信系统的小型化意味着使用方便、成本降低；而宽频带则意味着通信能力和功能的加强。由于集成化的要求，对于超宽带及无线多频通信系统来说，人们希望能够设计能覆盖多个通信标准的宽带天线来取代系统中安装的多个天线。这样不仅能够支持多个通信频段，提高电磁兼容性，而且能够减轻系统的设计难度，节省出更多的空间以达到系统的小型化要求。2002年美国通信委员会通过了有关应用UWB（超宽带）技术的规定，将3.1-10.6 GHz频段划归为商用和将22-29GHz频段划归为车载雷达系统。自此，UWB技术突破了过去几十年内仅在雷达和军事通信上的应用局限，成为未来短距离高速无线通信系统实现的有力竞争方案，使天线小型化和宽带技术的研究也进入了一个空前的高速发展时期。

1976年Dubost 和 Zisler首先提出了平面单极天线。相对于之前的三维天线来说，这种平面单极天线具有体积小，重量轻的优势。国际上对这种宽带平面单极天线已展开了大量的研究。文献（J. A. Evans and M. J. Amunann, Planar trapezoidal and pentagonal monopoles with impedance bandwidths in excess of 10:1, 1999 IEEEAntennas and Propagation Society International Symposium, vol.3, pp. 1558-1561，1999.）采用上宽下窄的梯形平板作为垂直于地面的天线辐射部分，其下面采用同轴线馈电，阻抗带宽达到11.4:1。文献（W. Kin-Lu, W. Chih-Hsien, and S. Saou-Wen, Ultrawide-band square planar metal-plate monopole antenna with a trident-shaped feeding strip, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 53, pp. 1262-1269, 2005.）为另一种平面单极天线，通过多端馈电的方式，使矩形辐射贴片结构的平面单极天线的阻抗带宽由2.3:1增加到8.3:1。但是这类天线的下端都需要一个与天线辐射平面相互垂直的金属接地板，导致天线的剖面较高，占据了系统中大量的空间。为减小天线的体积，已发展了地板与辐射贴片相平行的印刷结构单极天线。文献（L. Jianxin, C. C. Chiau, C. Xiaodong, and C. G. Parini, Study of a printed circular disc monopole antenna for UWB systems, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 53, pp. 3500-3504, 2005）提出一个由圆形贴片和矩形地板构成的平面印刷天线，但是其阻抗带宽只有3.4:1左右。在此基础上，各种不同形式的印刷单极天线相继提出，并有了很大发展（参见钟顺时、梁仙灵、延晓荣，超宽带平面天线技术，电波科学学报，22卷，308-315页，2007年4月）。 文献（S.-S. Zhong，X.-L. Liang, and W. Wang,  “Compact elliptical monopole antenna with impedance bandwith in excess of 21:1”, IEEE Trans. Antennas & propagation, vol. 55, pp.3082-3085 , Nov. 2007）利用梯形地板上的渐变共面波导对椭圆形贴片进行馈电，获得了极宽带特性，其驻波比VSWR≤2的带宽达 21：1。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种小型化非对称极宽带印刷单极天线，该天线能够覆盖很多通信频段，并可减少普通天线在无线通信系统中占用的空间。而且该天线结构简单，剖面低，易于加工。

本发明的构思：