[实用新型]基于阶跃谐振器的圆环形超宽带天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于阶跃谐振器的圆环形超宽带天线，在天线馈线两侧加入谐振结构以实现双陷波功能，天线辐射单元采用圆环形贴片结构，并对地板进行了部分裁剪。该天线实现了从3.1GHz到10.6GHz的超宽带传输特性(驻波系数小于2)，且分别于5.3～5.9GHz、8.1～8.8GHz两个窄带频段进行陷波，有效降低了与该两频段间的干扰。

背景技术

超宽带通信技术广泛应用在雷达、定位、电子对抗以及保密通信等领域，长期以来被各国视为尖端军事技术而严密防护，直到近年来才逐渐趋于民用。超宽带通信技术系统的优点可总括如下：①高隐蔽性。无线电空间传播的“公开性”是无线电通信的固有不足，而超宽带无线电通信的带宽可达1GHz乃至更高，且其所需平均功率极小，信号被“淹没”于环境噪声和其他信号中，不会被轻易检测到。②较强的多径辨识能力和较高的信息传输速率。超宽带无线通信系统发射的是持续时间极短的脉冲，占空比极低，多径信号在时间上可分离。这种时间上的不重叠很容易分离出多径分量以充分利用发射信号的能量，提高超宽带通信系统解调信号的信噪比，降低因多径干扰造成的符号间干扰。借助抗多径干扰性能，超宽带无线通信系统可以实现高速率数据传输。③系统容量大。超宽带无线通信系统发送占空比极低的冲击脉冲，采用跳时地址码调制，便于组成类似于DS-CDMA系统的移动网络。由于超宽带无线通信系统具有很高的处理增益和较强的多径辨识能力，因此其用户量大大高于3G系统。④穿透能力强，易于实现定位与通信的一体化。⑤功耗低。

超宽带天线是超宽带无线通信系统的关键组成部分之一，其设计需考虑两方面内容：①实现从3.1GHz到10.6GHz的超宽带传输特性(驻波系数小于2)；②考虑到与其他窄带通信系统的互扰问题，天线进行宽频带通信的同时要具备某些窄带频段的陷波功能。基于以上两点考虑，出现了传统的具有陷波功能超宽带天线的设计方法，即通过等效电路分析，在天线辐射单元上加开某些具有特定功能的槽孔(如L型槽、U型槽)等，以达到所需陷波目的。本实用新型采用了滤波模块与天线馈线相结合的新方法，既回避了通过改造辐射结构实现陷波的复杂性，又达到了良好的滤波性能，具有较高的实用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有双陷波功能的超宽带天线。如图1所示，本实用新型提出的超宽带天线由五部分构成，分别是贴片天线(1)(包含辐射单元与馈线)、介质基板(2)、3.5GHz阶跃谐振器(3)、5.6GHz阶跃谐振器(4)和接地板(5)。需要特别说明的是，接地板经过裁剪后，主要位于天线馈线一侧，而辐射单元一侧不加地板。整个超宽带天线的构造及尺寸如图2所示，两个谐振器的外形及尺寸如图3所示。

本实用新型采用的技术方案：

基于阶跃谐振器的圆环形超宽带天线，其特征在于，贴片天线(1)由内、外径分别为L₁₁、L₄的圆环形辐射单元和长L₅、宽L₆的天线馈线构成，位于介质基板(2)的上表面， L₄、L₅、L₆、L₁₁的长度分别为7mm、16.5mm、3.6mm、4mm，贴片天线(1)的轴线与介质基板(2)的轴线重合。

所述天线中，介质基板(2)的长、宽、高分别为L₁、L₂、L₃，其相对介电常数为2.3，L₁、L₂、L₃的长度分别为33mm、25mm、1.2mm。

所述天线的陷波结构由5.75GHz阶跃谐振器(3)和8.4GHz阶跃谐振器(4)两部分组成，分别位于贴片天线(1)的矩形馈线的两侧，两谐振器外形呈折叠式，结构完全一致，尺寸成线性比例，底边均与馈线长边平行，且距馈线0.1mm。

所述天线中，两个阶跃谐振器的结构由参数l₁、l₂、l₃、l₄决定，l₁、l₂、l₃、l₄的值分别为0.8mm、0.2mm、0.6mm、0.2mm，调整该四个参数的大小将影响谐振频点的大小。