基于EBG的小型化双陷波UWB天线制造技术

本发明专利技术涉及一种基于电磁带隙(EBG)的小型化双陷波超宽带天线，属于无线通信技术领域。本发明专利技术中包括：介质板，印刷在介质板正面的包括辐射单元、微带馈线、共面地形成的超宽带天线，以及印刷在介质板背面、相互垂直、起陷波作用的纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列和横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列。本发明专利技术具有两个陷波的超宽带天线，具有结构简单、尺寸紧凑、成本低、超宽带和陷波特性好、能有效抑制多个频段电磁信号的干扰等优点，适用于小巧便携的超宽带终端设备。

【技术实现步骤摘要】
基于EBG的小型化双陷波UWB天线
本专利技术涉及一种基于EBG的小型化双陷波UWB天线，属于无线通信

技术介绍
超宽带（Ultra-wideband，UWB）技术是目前备受关注的一种新型短距离高速无线通信技术。自从美国联邦通信委员会将3.1-10.6GHz划分为民用UWB频段以来，工业界和学术界已经在UWB无线电
开展了大量的研究工作。作为UWB系统的一个重要组成部分，UWB天线已经成为天线领域的研究热点之一。在给现有的UWB系统分配的频段内，存在多个频段的无线电干扰信号，例如：5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz频段的WLAN信号、3.3-3.7GHz和5.725-5.85GHz频段的WiMAX信号、7.25-7.75GHz的X波段卫星通信下行信号以及8.025-8.4GHz的ITU信号等。因此，需要设计具有陷波功能的UWB天线来消除这些不必要的干扰。虽然，现有很多陷波UWB天线都能有效抑制上述干扰信号的影响，但是它们还是存在尺寸过大，陷波技术过于陈旧，有待改进和创新等缺点。近年来，在UWB天线中引入电磁带隙（ElectromagneticBandGap,EBG）结构是较新的陷波技术。但目前用来陷波的EBG结构大多数都是蘑菇型EBG结构，此类EBG结构主要存在尺寸过大，需要蚀刻金属过孔，加工困难等缺点。本专利技术设计的一种基于EBG的小型化双陷波UWB天线，经文献检索，未见与本专利技术相同的公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，设计出一种基于EBG的小型化双陷波UWB天线。本专利技术中的一种基于EBG的小型化双陷波UWB天线由以下5部分组成：介质板，介质板正面的辐射单元、馈电单元和接地单元，以及介质板背面的陷波单元组成，其中：a.介质板为长方形介质板；b.辐射单元包括第一“阶梯”状微带结构、第二“阶梯”状微带结构、“双孔桥”状微带结构、“月”形微带结构和矩形微带结构；第一“阶梯”状微带结构、第二“阶梯”状微带结构、“双孔桥”状微带结构、“月”形微带结构和矩形微带结构围成一个半开放型槽，半开放型槽由小半圆槽、大半圆槽和矩形槽组成；c.馈电单元为矩形微带馈线；d.接地单元包括第一“圆弧坡”状微带结构和第二“圆弧坡”状微带结构；第一“圆弧坡”状微带结构通过在矩形贴片上分别蚀刻第一个四分之一圆槽、第一个水平方向矩形槽和竖直方向第一个矩形槽得到，第二“圆弧坡”状微带结构通过在矩形贴片上分别蚀刻第二个四分之一圆槽、第二个水平方向矩形槽和竖直方向第二个矩形槽得到；d.第一“圆弧坡”状微带结构和第二“圆弧坡”状微带结构尺寸相同，相对于馈电单元左右对称，并与微带馈线形成缝隙，构成共面波导；e.天线背面的陷波单元包括纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵和横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列；纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列包含两个相同的“双叉”型共面电磁带隙结构，它们彼此连接，呈纵向排列，并位于介质板背面的中间位置；横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列包含三个相同的“双叉”型共面电磁带隙结构，它们彼此连接，呈横向排列，并位于介质板背面的底部；f.“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列的单个“双叉形”共面电磁带隙结构单元，由第一“叉”型微带结构、第二“叉”型微带结构和十字型微带结构组成;第一“叉”型微带结构与第二“叉”型微带结构相对于十字型微带结构对称；g.纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列的单个“双叉”型共面电磁带隙结构单元与横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列的单个“双叉”型共面电磁带隙结构单元结构相同；h.调整EBG结构阵列大小和两个EBG的相对位置将影响陷波频点和带宽；纵向EBG结构阵列产生较低频段陷波，横向EBG结构阵列产生较高频段陷波。所述第一“阶梯”状微带结构、第二“阶梯”状微带结构、“双孔桥”状微带结构、“月”形微带结构、矩形微带结构构成UWB天线的辐射贴片。第一“圆弧坡”状微带结构和第二“圆弧坡”状微带结构构成共地面结构，微带馈线与第一“圆弧坡”状微带结构和第二“圆弧坡”状微带结构间有缝隙，形成共面波导。UWB天线的双陷波特性是由在介质板背面引入的EBG结构阵列来决定的。其技术原理主要是利用了EBG结构阵列的阻带特性。本专利技术与现有UWB天线相比，具有如下优点：1.天线尺寸小，结构简单，能很好地满足天线小型化的要求；2.新设计的“双叉”型共面EBG结构具有尺寸小，加工简单，无需蚀刻金属过孔，陷波效果好等优点；3.天线具有良好的超宽带和陷波特性，通过引入新型的“双叉”型共面EBG结构阵列，获得了5.12-6.21GHz和7.07-8.92GHz等两个陷波频带，能有效抑制5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz频段的WLAN信号、3.3-3.7GHz和5.725-5.85GHz频段的WiMAX信号、7.25-7.75GHz的X波段卫星通信下行信号以及8.025-8.4GHz的ITU信号等信号的干扰；4.制作成本低、精度高、可重复性好，便于批量生产。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为“双叉”型EBG结构单元。图3为本专利技术中天线回波损耗（S11）的仿真和测试结果。图4为在3GHz时XOZ与YOZ平面上的测试方向图。图5为在４.5GHz时XOZ与YOZ平面上的测试方向图。图6为在5.5GHz时XOZ与YOZ平面上的测试方向图。具体实施方式如图1所示，本专利技术中的一种基于EBG的小型化双陷波UWB天线由以下5部分组成：介质板1,介质板正面的辐射单元2、3、4、5、6、馈电单元7和接地单元8、9，以及介质板背面的陷波单元19、20组成，其中：a.介质板1为长方形介质板；b.辐射单元包括：第一“阶梯”状微带结构2、第二“阶梯”状微带结构3、“双孔桥”状微带结构4、“月”形微带结构5和矩形微带结构6；第一“阶梯”状微带结构2、第二“阶梯”状微带结构3、“双孔桥”状微带结构4、“月”形微带结构5和矩形微带结构6围成一个半开放型槽，半开放型槽由小半圆槽10、大半圆槽11和矩形槽12组成；c.馈电单元为矩形微带馈线7；d.接地单元包括第一“圆弧坡”状微带结构8和第二“圆弧坡”状微带结构9；第一“圆弧坡”状微带结构8通过在矩形贴片上分别蚀刻第一个四分之一圆槽13、第一个水平方向矩形槽15和竖直方向第一个矩形槽17得到，第二“圆弧坡”状微带结构9通过在矩形贴片上分别蚀刻第二个四分之一圆槽14、第二个水平方向矩形槽16和竖直方向第二个矩形槽18得到；d.第一“圆弧坡”状微带结构8和第二“圆弧坡”状微带结构9尺寸相同，相对于馈电单元左右对称，并与微带馈线7形成缝隙，构成共面波导；e.天线背面的陷波单元包括：纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列19和横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列20；纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列19包含两个相同的“双叉”型共面电磁带隙结构，它们彼此连接，呈纵向排列，并位于介质板背面的中间位置；横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列20包含三个相同的“双叉”型共面电磁带隙结构，它们彼此连接，呈横向排列，并位于介质板背面的底部；f.“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列的单个“双叉形”共面电磁带隙结构单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于EBG的小型化双陷波UWB天线，其特征在于，包括：介质板（1）, 介质板正面的辐射单元（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、馈电单元（7）和接地单元（8）、（9），以及介质板背面的陷波单元（19）、（20）组成，其中：a. 介质板（1）为长方形介质板；b. 辐射单元包括第一“阶梯”状微带结构（2）、第二“阶梯”状微带结构（3）、“双孔桥”状微带结构（4）、“月”形微带结构（5）和矩形微带结构（6）；第一“阶梯”状微带结构（2）、第二“阶梯”状微带结构（3）、“双孔桥”状微带结构（4）、“月”形微带结构（5）和矩形微带结构（6）围成一个半开放型槽，半开放型槽由小半圆槽（10）、大半圆槽（11）和矩形槽（12）组成；c. 馈电单元为矩形微带馈线（7）；d. 接地单元包括第一“圆弧坡”状微带结构（8）和第二“圆弧坡”状微带结构（9）；第一“圆弧坡”状微带结构（8）是通过在矩形贴片上分别蚀刻第一个四分之一圆槽（13）、第一个水平方向矩形槽（15）和竖直方向第一个矩形槽（17）得到的，第二“圆弧坡”状微带结构（9）通过在矩形贴片上分别蚀刻第二个四分之一圆槽（14）、第二个水平方向矩形槽（16）和竖直方向第二个矩形槽（18）得到；d. 第一“圆弧坡”状微带结构（8）和第二“圆弧坡”状微带结构（9）尺寸相同，相对于馈电单元左右对称，并与微带馈线（7）形成缝隙，构成共面波导；e. 天线背面的陷波单元包括：纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（19）和横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（20）；纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（19）和横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（20）互相垂直；纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（19）位于横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（20）的上方。...

【技术特征摘要】
1.一种基于EBG的小型化双陷波UWB天线，其特征在于，包括：介质板（1）,介质板正面的辐射单元（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、馈电单元（7）和接地单元（8）、（9），以及介质板背面的陷波单元（19）、（20）组成，其中：a.介质板（1）为长方形介质板；b.辐射单元包括第一“阶梯”状微带结构（2）、第二“阶梯”状微带结构（3）、“双孔桥”状微带结构（4）、“月”形微带结构（5）和矩形微带结构（6）；第一“阶梯”状微带结构（2）、第二“阶梯”状微带结构（3）、“双孔桥”状微带结构（4）、“月”形微带结构（5）和矩形微带结构（6）围成一个半开放型槽，半开放型槽由小半圆槽（10）、大半圆槽（11）和矩形槽（12）组成；c.馈电单元为矩形微带馈线（7）；d.接地单元包括第一“圆弧坡”状微带结构（8）和第二“圆弧坡”状微带结构（9）；第一“圆弧坡”状微带结构（8）是通过在矩形贴片上分别蚀刻第一个四分之一圆槽（13）、第一个水平方向矩形槽（15）和竖直方向第一个矩形槽（17）得到的，第二“圆弧坡”状微带结构（9）通过在矩形贴片上分别蚀刻第二个四分之一圆槽（14）、第二个水平方向矩形槽（16）和竖直方向第二个矩形槽（18）得到；d.第一“圆弧坡”状微带结构（8）和第二“圆弧坡”状微带结构（9）尺寸相同，相对于馈电单元左右对称，并与微带馈线（7）形成缝隙，构成共面波导；e.天线背面的陷波单元包括：纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（19）和横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（20）；纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（19）和横向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（20）互相垂直；纵向“双叉形”电磁带隙（EBG）结构阵列（19）位于横向“双叉形”电磁带隙（EBG）...

【专利技术属性】
技术研发人员：申东娅，何谢勇，向晶，苏军，任文平，张仁龙，张秀普，董明，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53