[发明专利]具有C波段抑制功能的分形超宽带陷波天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种超宽带天线，尤其涉及一种适用于须抑制C波段超宽带通信系统的具有C波段抑制功能的分形超宽带陷波天线。

背景技术

作为一种被广泛应用在遥感和雷达中的传输技术，近年来，超宽带（Ultra-wideband,UWB）技术受到了无线通信行业的极大关注。超宽带天线具有GHz量级的带宽，语音及数据通信将可能带来一种全新的方式。UWB的主要优势是带宽极宽、传输速率高、保密性好、抗干扰能力强、能耗低等，在军事领域、通信领域和雷达系统等诸多领域都具有重要的理论价值和广泛的应用前景。将成为解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入需求与越来越拥挤的频率资源分配之间矛盾的技术手段。

目前，超宽带技术应用领域非常广泛，主要包括航天和军事领域（如舰载雷达、星载通信系统、电子侦察和电子对抗），以及高分辨率、小范围、能够穿透身体、墙壁和地面的成像系统（如医疗成像系统、地面穿透雷达、实时监视系统）、手持式超宽带系统、室内超宽带系统等,这给超宽带通信技术带来了无穷的发展机会，引起了学术界、产业界的极大研究热情，同时也对其发展应用提出了更大的挑战。

超宽带天线的研究取得了很多成果，其技术也比较成熟，但是在超宽带天线的带阻性能和结构方面的研究还有进一步改善的空间，在C波段通信系统（3.7～4.2GHz）带阻性能的研究非常少，且天线的陷波频段比较盲目，没有能够精确抑制不需要的频段，影响了其他频段的使用。

缝隙天线与未带技术的结合是近几年发展起来的新技术，在接地板上增加缝隙，通过改变其电流分布可较好的实现抑制C波段通信系统的陷波功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尺寸适中、阻抗带宽大、回波损耗低、增益高、有效抑制C波段、结构简单，可用于超宽带通信系统的具有C波段抑制功能的分形超宽带陷波天线。

本发明的阻带特性为3.58～4.53GHz，在中心频点处的增益抑制达到10dB，而在阻带频带以外，天线阻抗带宽依然保持在3.95～13.57GHz，阻抗特性与相位中心保持基本稳定。当添加的对称缝隙长度与阻带中心频点对应的介质波长的1/2相当时，整个天线不能产生有效的辐射，进而实现频带抑制。

本发明设有基板和SMA接头；所述基板的上表面敷有上表面导体层，基板的下表面敷有下表面导体层，设在上表面导体层的平面偶极子阵列带有高阶改进Sierpinski阵列结构，用于辐射电波；设在上表面导体层上的微带线馈电部分用于给平面偶极子阵列提供主辐射馈电；设在下表面导体层上的倒凹字形缝隙与平面偶极子阵列产生电磁耦合以增加带宽，设在下表面导体层上的波段抑制缝隙呈对称Z字形，用于截取上表面导体层辐射的特定频率的电波，形成用户需求的陷波波段，所述特定频率为3.58～4.53GHz；所述SMA接头分别与基板的上表面导体层和下表面导体层相连。

所述上表面导体层可采用铜导体层或银导体层等，所述下表面导体层可采用铜导体层或银导体层等；所述基板的介电常数可为2～10，最好为4.4。

所述平面偶极子阵列，由凹字形贴片一字形贴片、两个正方形贴片和两个Sierpinski高阶改进型树状贴片组成；所述一字形贴片宽度为0.8±0.2mm，一字形贴片两端对称设有边长为0.8±0.2mm的正方形贴片和高阶改进Sierpinski结构分形贴片。

所述一字形贴片水平长度可为12～16mm，最好为14mm。

所述高阶改进Sierpinski结构，其阶数可为2、3、4、5，…，最好为3；Sierpinski分形的基本改进为按Sierpinski分形规律具有特殊耦合效应的凸字挖孔，随分形阶数不同在偶极子壁上形成分形孔洞状面阵列。

所述凸字挖孔，其凸字由4个正方形叠放而成，叠放方式为其中3个并排紧凑放置在下形成一个长方形，另1个置于长方形上方，位置可调，且这4个正方形大小比列可调，通过这些微结构的优化可控制本款天线的特性。

所述微带线馈电部分为“1”字形贴片，“1”字形贴片上端与所述一字形贴片中间相连，“1”字形贴片下端与上表面导体层下端距离为0，“1”字形贴片宽度为3.6±0.6mm，竖直长度为8±1mm。