一种简洁的三陷波超宽带天线设计

史道玲,朱益志,王 静

(1.安徽新华学院 电子通信工程学院,安徽 合肥 230088;2.南京泛微通讯技术有限公司,江苏 南京 211101)

0 引言

随着通信技术的发展,大容量、多连接数、高速度成为紧迫需求,因此超宽带(UWB)通信是一种很好的解决方案[1]。2002年,美国联邦通信委员会把3.1～10.6 GHz频段分配给超宽带通信使用,主要用于民用/军用通信、汽车雷达、成像、监控等领域[2]。然而,目前全球微波互联接入WiMax、大容量微波通信频段、无线局域网(WLAN)等无线领域应用也位于该频段中,所以在设计超宽带系统时需规避这类频段,这就要求天线具有某些频段的陷波特性。

陷波的实现形式有缝隙结构、寄生单元等,其原理是在天线上引入串联或者并联谐振结构,从而抑制谐振点的辐射或者将功率反射。通过设计缝隙长宽及位置,可以调整谐振频率和强度达到最佳陷波效果[3-5]。基于此,设计了一种超宽带陷波天线,在天线辐射贴片上引入开槽,抑制3.5 GHz频点辐射,在馈线上引入窄带耦合线,将5.0 GHz、7.5 GHz频点能量导通到地,实现了三陷波的特性。仿真测试结果表明,该天线尺寸20 mm×32 mm×0.5 mm,频带内驻波<2,实现有效阻隔,并在6.0 GHz上达到增益2.1 dBi。天线总体具有良好的辐射和匹配特性,适用于构建各种超宽带系统,结构简单、效果明显。

1 天线结构及分析

超宽带陷波天线的基片为0.5 mm厚的RO4350B材质,相对介电常数3.66,具体结构尺寸如图1所示。天线辐射贴片由一个半径8.7 mm的圆和一个17.4 mm×7.0 mm的矩形构成,矩形宽边过圆心,两窄边与圆两边相切,馈线由50 Ω微带线组成。该天线可天然匹配到50 Ω,无需额外匹配结构。

通过在天线辐射贴片上开槽实现第一个陷波,当开槽长度等于二分之一波长时,即可产生陷波效果[6],其谐振频率可由公式(1)、公式(2)依次计算获得。……