一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，其特征在于，它包括：天線輻射貼片(10)、50歐姆饋線(20)、介質(zhì)基板(30)、缺陷金屬接地板(40)，其中缺陷金屬接地板(40)位于介質(zhì)基板(30)的下表面、天線輻射貼片(10)和50歐姆饋線(20)位于介質(zhì)基板(30)的上表面。輻射貼片為漸變階梯式的輻射貼片，使天線的阻抗匹配帶寬得到了很大的擴(kuò)展，將部分接地板切角處理可以有效的擴(kuò)展上下邊頻，從而提高了天線的輻射帶寬。該天線在全頻段內(nèi)具有良好的全向輻射特性和穩(wěn)定的增益效果，陷波特性良好，適用于UWB無線通信系統(tǒng)。

A UWB antenna based on Defected Ground Structure

The invention discloses a UWB antenna based on defected ground structure, which is characterized in that it comprises an antenna radiation patch (10), (20), 50 ohm feeder dielectric substrate (30), defects of metal ground plate (40), the defects of metal ground plate (40) is positioned on the dielectric substrate (30). Under the surface, the radiation patch antenna (10) and 50 ohm feeder (20) is positioned on the dielectric substrate (30) on the surface. The radiation patch for the radiation patch gradient ladder, the antenna impedance matching bandwidth has been greatly extended, will be part of the ground and corner cut can be effectively extended on the lower frequency, so as to improve the bandwidth of the antenna radiation. The antenna has good omnidirectional radiation characteristics and stable gain effect in all frequency bands, and has good notch characteristics, and is suitable for UWB wireless communication systems.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線
本專利技術(shù)涉及一種用于超寬帶(UWB)無線通信領(lǐng)域的天線，尤其是一種基于缺陷地的UWB天線。通過缺陷地結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展天線的頻帶，在保證天線小型化的同時，在UWB頻段具有良好的輻射特性。
技術(shù)介紹
超寬帶技術(shù)起初是應(yīng)用在軍用雷達(dá)與定位系統(tǒng)中的，自從美國聯(lián)邦通信委員會(FederalCommunicationsCommission:FCC)于2002年初將UWB(3.1～10.6GHz)頻段開放于民用，超寬帶通信技術(shù)得到了很大的促進(jìn)和發(fā)展，并迅速走向了商業(yè)化。超寬帶技術(shù)具有很多窄帶技術(shù)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，例如，低功耗，高速率，多徑傳輸?shù)娜诤虾透鼮楹唵蔚挠布渲玫取３瑢拵Ъ夹g(shù)在無線通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅苁钦瓗Ъ夹g(shù)所不能達(dá)到的。因此，相比與傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)，超寬帶技術(shù)能夠提供更高速率，更高品質(zhì)，更低功耗和更準(zhǔn)確的定位的無線通信性能,并且UWB技術(shù)使用脈沖形式的低功率信號，對其它的無線通信技術(shù)產(chǎn)生更少的干擾，可以與其它通信技術(shù)共存。這些優(yōu)點(diǎn)使的超寬帶技術(shù)能夠運(yùn)用于無線個域網(wǎng)和雷達(dá)通信系統(tǒng)。由于超寬帶技術(shù)所具有的優(yōu)勢，超寬帶通信技術(shù)已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的巨大關(guān)注，學(xué)術(shù)界和企業(yè)界已經(jīng)開始研發(fā)超寬帶通信的系統(tǒng)和部件。所有的無線系統(tǒng)和應(yīng)用都需要將信號以電磁波的形式從設(shè)備中輻射出去，這就需要用到天線結(jié)構(gòu)。無線通信系統(tǒng)對于天線的性能有很大的依賴性，因此天線是無線設(shè)備中一個至關(guān)重要的部件。由于超寬帶天線是超寬帶通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其研究也受到人們的關(guān)注。并且隨著高速集成電路的發(fā)展，目前超寬帶天線的研究正朝著小型化、集成化等方向發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于擴(kuò)展UWB天線的帶寬，是UWB天線在UWB(3.1～10.6GHz)頻段具有良好的輻射特性。將傳統(tǒng)的矩形輻射貼片改為漸變階梯式的輻射貼片，使天線的阻抗匹配帶寬得到了很大的擴(kuò)展，將部分接地板切角處理可以有效的擴(kuò)展上下邊頻，從而提高了天線的輻射帶寬。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案：一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，其特征在于，它包括：天線輻射貼片(10)、50歐姆饋線(20)、介質(zhì)基板(30)、缺陷金屬接地板(40)，其中缺陷金屬接地板(40)位于介質(zhì)基板(30)的下表面、天線輻射貼片(10)和50歐姆饋線(20)位于介質(zhì)基板(30)的上表面。所述的一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，其特征在于，天線輻射貼片(10)的下端刻蝕了兩個對稱的矩形階梯結(jié)構(gòu)(11)。所述的一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，其特征在于，缺陷金屬接地板(30)的上邊緣刻蝕了一個對稱的等腰直角三角行結(jié)構(gòu)(21)，缺陷金屬接地板的高度和50歐姆饋線(20)的高度相等。所述的一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，其特征在于，缺陷金屬接地板(40)的下邊緣刻蝕一個關(guān)于金屬接地板中心軸對稱的矩形結(jié)構(gòu)(31)，構(gòu)成缺陷金屬接地板(40)該專利技術(shù)濾波器相對于現(xiàn)有的濾波器具有以下的特性和優(yōu)點(diǎn)：通過漸變的階梯輻射貼片，使天線小型化，且結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，易于集成。通過缺陷地結(jié)構(gòu)可以有效的擴(kuò)展天線的帶寬，在整個UWB頻段內(nèi)天線的回波損耗小于-10db，在中心頻率處可以達(dá)到-20dB。通過調(diào)節(jié)輻射貼片的階梯的尺寸，達(dá)到良好的阻抗匹配效果。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施實(shí)例1的基本結(jié)構(gòu)俯視圖；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施實(shí)例1的輻射貼片天線的基本結(jié)構(gòu)圖；圖3是本專利技術(shù)實(shí)施實(shí)例1的缺陷接地板的基本結(jié)構(gòu)圖；具體實(shí)施方式本專利技術(shù)設(shè)計了一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，該天線在UWB頻段具有良好的輻射特性。下面結(jié)合附圖具體對專利技術(shù)做更詳細(xì)的描述：本專利技術(shù)的一個實(shí)例如圖1所示，基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，包括天線輻射貼片(10)、50歐姆饋線(20)、介質(zhì)基板(30)、缺陷金屬接地板(40)，其中缺陷金屬接地板(40)位于介質(zhì)基板(30)的下表面、天線輻射貼片(10)和50歐姆饋線(20)位于介質(zhì)基板(30)的上表面。本專利技術(shù)的一個實(shí)例如圖1所示，介質(zhì)基板(30)是相對介電常數(shù)為4.4的FR-4。該介質(zhì)基板的厚度為1.6mm，寬度為W，長度為L。如圖2所示，天線輻射貼片(10)為漸變的階梯結(jié)構(gòu)，寬度為W1，長度為L1+2*T1，階梯結(jié)構(gòu)(11)的寬度為S1高度為T1，兩個階梯的尺寸相同。天線輻射貼片(10)的下邊緣和50歐姆饋線(20)的上邊緣相接，50歐姆饋線(20)的下邊緣和介質(zhì)基板對齊，其寬度為g。如圖2所示，本專利技術(shù)一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，輻射貼片(10)位于介質(zhì)基板的上表面，采用銅材料，且采用漸變的階梯結(jié)構(gòu)，通過漸變結(jié)構(gòu)可以改變電流的路徑，從而可以在較寬的頻帶內(nèi)使其阻抗匹配。漸變的階梯結(jié)構(gòu)還可以減小天線的尺寸。如圖1所示，本專利技術(shù)一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，金屬缺陷接地板的寬度和介質(zhì)基板的寬度相同，長度為L2，和50歐姆饋線(20)的長度相同，整個金屬缺陷接地板位于介質(zhì)基板(30)的下表面，其下邊緣和介質(zhì)基板的下邊緣對齊，位于50歐姆饋線的正下方。如圖3所示，本專利技術(shù)一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，將部分地作切角處理，結(jié)構(gòu)(21)可以有效的改善天線的低頻特性，且可以擴(kuò)展下邊頻。如圖3所示，本專利技術(shù)一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，將金屬接地板的下端切去兩個對稱的矩形(31)，此部分靠近饋電端，結(jié)構(gòu)(31)可以有效的改變金屬接地板表面的電流的分布，使對稱矩形(31)邊緣的電流密度增大，可以有效的提高高頻部分的輻射特性，且可以提高上邊頻，最大可以將上邊頻的頻率提高到12GHz左右。該專利技術(shù)一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，設(shè)計參數(shù)：介質(zhì)基板的選擇：相對介電常數(shù)為4.4的FR4材料，F(xiàn)R4材料具有電絕緣性能穩(wěn)定、平整度好、表面光滑、無凹坑、厚度公差標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，它的電氣性能優(yōu)良，工作溫度較高，本身性能受環(huán)境影響小，是常用材料，便于制作和工業(yè)生產(chǎn)。介質(zhì)基板上的多輻射貼片和介質(zhì)基板下的金屬接地板均采用銅材料。一般來說單極子天線的中心輻射頻率大概等于同等面積的圓柱線的輻射頻率，設(shè)計該天線的中心頻率為7GHz，根據(jù)圓柱線的諧振頻率計算公式可以計算得到輻射片的尺寸。如圖1，圖2，圖3所示，該UWB天線的具體尺寸為：W＝30mm，L＝35mm，W1＝15mm，L1＝13.5mm，T1＝1mm，S1＝3mm，h＝13.5mm，g＝3.2mm，L2＝13.5mm，T2＝5mm，Ht＝2mm，Wt＝12mm。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，其特征在于，它包括：天線輻射貼片(10)、50歐姆饋線(20)、介質(zhì)基板(30)、缺陷金屬接地板(40)，其中缺陷金屬接地板(40)位于介質(zhì)基板(30)的下表面、天線輻射貼片(10)和50歐姆饋線(20)位于介質(zhì)基板(30)的上表面。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，其特征在于，它包括：天線輻射貼片(10)、50歐姆饋線(20)、介質(zhì)基板(30)、缺陷金屬接地板(40)，其中缺陷金屬接地板(40)位于介質(zhì)基板(30)的下表面、天線輻射貼片(10)和50歐姆饋線(20)位于介質(zhì)基板(30)的上表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的UWB天線，其特征在于，天線輻射貼片(10)的下端刻蝕了兩個對稱的矩形階梯...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張小衛(wèi)，孟祥余，耿一方，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱黑石科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江,23