[实用新型]基于互补裂环谐振器实现抑制谐波的超宽带微带天线

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种应用于无线通信技术领域的基于互补裂环谐振器实现抑制谐波的超宽带微带天线综合设计技术。 

背景技术：

近几年来，超宽带(UWB)短距离无线通信引起了全球通信技术领域极大的重视。超宽带(UWB)技术与其他通信技术相比。超宽带通信技术以其传输效率高、抗多径干扰能力强、有利于多功能一体化等优点成为无线通信极具竞争力和发展前景的技术之一。同时超宽带技术具有信号功率谱密度低、高保密性、不易检测、系统复杂程度低等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信。现有技术中的超宽带天线结构，如行波天线、对数周期天线、等角螺旋天线等，这些天线都可以实现几个倍频程的工作频带，但这些经典的超宽带天线结构都有一个共同的缺点，即此同类型的窄带天线的几何尺寸要大不少，满足不了UWB系统结构小的要求。针对超宽带通信技术系统的发展和应用，需研制新型的超宽带天线，如：驻波比小、增益高、体积小、成本低、剖面低和便于集成等。微带天线是一种驻波比小、增益高、体积小、成本低、剖面低、便于集成的微波通讯天线，可以广泛应用于手机电路中。 

在实际的应用中，微带天线的谐波成为影响其性能的一个因素。为了克服微带天线的这个缺点。研究人员相继提出了一些方法。主要有采用PBG结构抑制微带天线的谐波、采用DGS低通滤波器达到微带天线谐波抑制的作用、采用一种小型微带谐振单元实现天线二次谐波的抑制、采用具有宽阻带的分形EBG来抑制谐波等。 

最近出现的互补裂环谐振器，可以产生负的介电常数和磁导率。用交变电场沿谐振环轴向对互补裂环谐振器激励，可使其在特定频率发生谐振并在谐振附近产生带阻现象。在微带结构中，考虑到微带的电磁场分布特点，CSRR被刻蚀在波导中央或者底部，能充分利用微带结构的电场进行激励而不增加电路尺寸，适合于微带电路的小型化。 

发明内容：

本实用新型之目的是： 

提出一种基于互补裂环谐振器实现抑制谐波的超宽带微带天线，不仅具有超宽带特性，而且具有良好的抑制谐波的性能。该天线具有结构简单、体积小巧，便于与手机电路板集成的特性，并且具有低成本、便于批量生产等优点，能够适用于多种超宽带应用场合。 

为了实现本实用新型之目的，拟采用以下方法： 

本实用新型的基于互补裂环谐振器实现的抑制谐波的超宽带微带天线由一块介质基片、介质基片下表面覆盖的刻有第一互补裂环谐振器和第二互补裂环谐振器的金属渡层、天线辐射单元以及馈线几部分组成，通过PCB技术在微波介质基片上实现；其中，金属渡层为接地 导电面，天线辐射单元背后无金属层；馈线部分采用微带线形式，馈线部分与天线辐射单元之间实现阻抗匹配；第一互补裂环谐振器和第二互补裂环谐振器刻蚀在金属镀层上；第一互补裂环谐振器由内外两个分裂环构成，其中外环一的开口方向远离地线，内环一的开口方向靠近地线；第二互补裂环谐振器由内外两个分裂环构成，其中外环二的开口方向远离地线，内环二的开口方向靠近地线。 

所述的天线辐射单元为方形，五边形，三角形，椭圆形或半圆形。 

所述的超宽带微带天线的第一互补裂环谐振器(6)的外环一(7)和内环一(8)为圆形或方形；所述的第二互补裂环谐振器(9)的外环二(10)和内环二(11)为圆形或方形。 

有益效果： 

1.天线具有超宽带特性，可以满足超宽带通信系统要求；同时天线可以产生两个频率的阻带，具有良好的抑制二次谐波和三次谐波的性能。 

2.天线抑制谐波的性能可以通过调整互补裂环谐振器的形状、尺寸和刻蚀位置自由调节，因此可以满足一些电磁干扰的特殊场合的应用。 

3.刻蚀在天线上的互补裂环谐振器具有左手结构特性，不仅具有高品质因数，可以产生尖锐的阻带特性，而且不会增加天线的额外尺寸。 

4.整个天线的各部分集成一体，结构简单，全部利用印刷电路板(PCB)工艺生产，成本低、精度高、重复性好，适合大批量生产。 

附图说明：

图1为本实用新型天线的结构的正视面示意图， 

图2为印刷在介质基片下表面的刻有两个互补裂环谐振器的金属接地层， 

图3为实施实例的频率响应测试结果， 

图4为实施实例的XOZ平面方向图，曲线为反射损耗测试结果， 

图5为实施实例的YOZ平面方向图，曲线电压驻波比测试结果， 

图6(a)为实施实例的的E面方向图，曲线是2.25GHz时的测试结果，