本发明专利技术公开了一种可滤波小型平面宽带天线，特征是在圆环形条带两端裁去正对圆心的矩形开口，上、下两段矩形传输条带分别作为圆环形辐射单元与条带的连接线和微带馈电结构分别与圆环形条带上、下部分的右端相连接，接地矩形金属层上边沿中间裁去左右对称的矩形开槽，圆环形开槽对应于圆环形条带的正对圆心的开口处断开成非闭合状；天线辐射单元后接小型化滤波单元，拓展了天线的接地面积，且为不平衡馈电结构，减小了整体尺寸；不仅能将工作频带内的能量高效辐射至空间中，且对带外信号具有良好的抑制功能，使整个系统对应用环境的敏感性降低；其工作带宽为３．１ＧＨｚ～５．２ＧＨｚ。本发明专利技术天线易于馈电和制作，可有效应用于宽带无线通信系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于宽带天线和无源器件
，特别涉及将宽带天线与宽带滤波器协同设 计的可滤波平面宽带天线。
技术介绍
国际电子电气工程师学会《微波理论与技术会刊》杂志(IEEE Transaction on Microwave Theory and Technology, Vol. 55, No. 9， June. 2007， p 1182-1189)介绍了 一种应用 于K波段的天线-滤波器系统(Mutual Synthesis of Combined Microwave Circuits Applied to the Design of a Filter-Antenna Subsystem),反映出采用协同设计的系统可比传统的设计尺 寸小而功能强。但由于其为窄带系统，且非平面结构，不利于实际应用。国际电子电气工程师学会《2007年天线与传播国际会议论文集》(Antennas and Propagation International Symposium, 2007 IEEE)介绍了一种基于平行耦合线(Coupled Parallel Stripline)结构的应用于3到5G的微带天线-滤波器系统，但该系统的端口阻抗 匹配到60欧姆，暂无有效方法给出实测结果，且尺寸较大，不利于实际应用。国际电子电气工程师学会《2007年天线与传播国际会议论文集》(Antennas and Propagation International Symposium, 2007 IEEE)介绍了一种应用于3到10G的天线滤波 器系统，但其带内响应并不良好，且尺寸较大，在应用中多有不便。中国专利申请号200810123432.6提出的一种小型化平面超宽频带时域天线，其阻抗 带宽可覆盖3. lGHz-10.6GHz频段，且易于馈电和制作；但由于此天线为渐变结构，其带 宽很大，只能完成将能量辐射至空间中的功能，不具有带外抑制性，且该天线的性能对 于应用环境的敏感性较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可滤波小型平面宽带天线，具有良好的带外抑制性，易于 馈电和制作，以有效地应用于宽带无线通信系统。本专利技术可滤波小型平面宽带天线，包括分别敷设在宽度为20 40隱、长度为35隨 50mm、厚度为0. 5 5. 0咖，介电常数为2. 0 8. 0的介质基板正、反两个平面上的辐射金 属层和接地金属层；所述辐射金属层包括对于介质基板中线呈左右对称的圆环形辐射单 元和矩形传输条带；所述圆环形辐射单元的外环半径为介质基板宽度的1/6至1/3，内环 半径为外环半径的1/4至1/2，在其外环边沿的左右两端最远处设置有正对圆心的、长为 外环半径的1/10至1/5、宽为0. 2mm至外环半径1/10的矩形突起，在内环边沿的左、右、 上、下四端最远处设置有正对圆心的矩形开槽，开槽的宽度为0.2mm至外环半径的1/10， 左、右及上端三个开槽的深度为外环半径的1/10至1/5,下端开槽的深度为内环半径的 1/10至1/5;其特征在于取圆环形条带,其内环周长为1/2中心波长，宽为圆环形条带内环半径的1/4至1/3， 在其左右两端最远处裁去正对圆心的矩形开口将圆环形条带分割成上、下两部分，左边3的矩形开口宽为0. 2mra至圆环形条带内环半径的1/5，右边的矩形开口宽为圆环形条带内周长的1/10至1/5;所述矩形传输条带分为上、下两段，将上段矩形传输条带作为圆环形辐射单元与圆环形条带的上半部的连接线，上段矩形传输条带长为圆环形条带外环半径的2至3倍，宽为50欧姆阻抗线宽至增减1/10以内，其上端边沿与圆环形辐射单元 外环下端相连接，下端边沿与圆环形条带上半部分的右端相连接，且上段矩形传输条带 的下端边沿的左端与圆环形条带右端矩形开口的切口上边沿左端重合或在此位置上再右移小于1/10矩形传输条带宽度；下段矩形传输条带作为可滤波小型平面宽带天线的微带馈电结构，长为圆环形条带外环半径的l至两倍，宽为50欧姆阻抗线宽，其上端边沿与 圆环形条带下半部分的右端相连接，下段矩形传输条带的下端边沿在介质基板的下边沿处，上、下两段矩形传输条带的左边沿在一条直线上；所述接地金属层由矩形金属层裁剪去圆环形开槽和小矩形开槽而成，该矩形金属层 的左、右及下边沿分别与介质基板的左、右及下边沿重合，上边沿与圆环形辐射单元的外环下端分别处于介质基板上下平面的相同位置；在该矩形金属层的上边沿正中间处裁 去左右对称的小矩形开槽，该小矩形开槽的宽度为上段矩形传输条带的宽度至该宽度的1/2范围，开槽深度为上段矩形传输条带长度的l/4至l/3;所述圆环形开槽与介质基板另一面辐射金属层上的圆环形条带处于相同的位置且开槽与条带的内外环半径尺寸相互一致，在圆环形开槽对应于圆环形条带的正对圆心的左端开口处设有宽0. 2mm至1/5圆 环形开槽外环半径的矩形断开使圆环形开槽成为一个非闭合状开槽。本专利技术可滤波小型平面宽带天线在中国专利申请号200810123432.6提出的小型化平 面超宽频带时域天线的基础上，在其后端增加设计了工作带宽为3. lGHz 5. 2GHz的滤波 单元，故不仅能将工作频带内的能量高效辐射至空间中，且对带外信号具有良好的抑制 功能，其工作带宽为3.1GHz 5.2GHz;所采用的滤波单元具有小型化特征，且为不平衡 馈电结构，故滤波单元与天线辐射单元可以直接相连，减小了整体尺寸；天线辐射单元 后接滤波单元，拓展了天线的接地面积，从而使整个系统对应用环境的敏感性降低。附图说明-图1为本专利技术可滤波小型平面宽带天线的结构示意图； 图2为本专利技术可滤波小型平面宽带天线的侧视图； 图3为本专利技术可滤波小型平面宽带天线的后视图； 图4为本专利技术可滤波小型平面宽带天线的正视图。图5为实施例1可滤波小型平面宽带天线与中国专利申请号200810123432. 6的小型 化平面超宽频带时域天线的回波损耗的测量结果比较。 图6为端口群时延的测量结果。 图7为频率为4GHz时H面内的辐射方向图； 图8为频率为4GHz时E面内的辐射方向图。具体实施方式-实施例1:本实施例可滤波小型平面宽带天线的形状构造和各零部件之间的配合联结关系，可 参见图1给出的结构示意图、图2给出的侧视图、图3给出的后视图和图4给出的正视 图。它由包括介质基板1和分别印刷在介质基板正、反两个平面上的辐射金属层3和接 地金属层2三部分构成。介质基板1的宽度在20 40mm、长度在35誦 50mm，介电常数在2. 0 8. 0，厚度为 0.5 5.0mm，其作用一是在馈电传输线中传递能量，二是支撑辐射金属层以及馈电金属 层。为降低介质板对耦合结构处场分布的影响，通常采用较低介电常数(2.0 5.0)的 介质基板，并在保证硬度合适情况下选用较薄(0.5 2.0mm)的厚度。本实施实例中介 质基板采用长41咖、宽30咖、厚1.6咖的FR4介质基板，其介电常数为4.98。印刷在介质基板1的正面的辐射金属层3包括圆环形辐射单元32、上段矩形传输条 带31、圆环形条带33和下段矩形传输条带34四个单元构成。圆环形辐射单元32和上段 矩形传输条带31为左右对称结构，并均位于介质基板左右方向的正中间处。取圆环形条带33，其内环周长为1/2中心波长，宽为圆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可滤波小型平面宽带天线，包括分别敷设在宽度为２０～４０ｍｍ、长度为３５ｍｍ～５０ｍｍ、厚度为０．５～５．０ｍｍ，介电常数为２．０～８．０的介质基板正、反两个平面上的辐射金属层和接地金属层；所述辐射金属层包括对于介质基板中线呈左右对称的圆环形辐射单元和矩形传输条带；所述圆环形辐射单元的外环半径为介质基板宽度的１／６至１／３，内环半径为外环半径的１／４至１／２，在其外环边沿的左右两端最远处设置有正对圆心的、长为外环半径的１／１０至１／５、宽为０．２ｍｍ至外环半径１／１０的矩形突起，在内环边沿的左、右、上、下四端最远处设置有正对圆心的矩形开槽，开槽的宽度为０．２ｍｍ至外环半径的１／１０，左、右及上端三个开槽的深度为外环半径的１／１０至１／５，下端开槽的深度为内环半径的１／１０至１／５；其特征在于： 取圆环形条 带，其内环周长为１／２中心波长，宽为圆环形条带内环半径的１／４至１／３，在其左右两端最远处裁去正对圆心的矩形开口将圆环形条带分割成上、下两部分，左边的矩形开口宽为０．２ｍｍ至圆环形条带内环半径的１／５，右边的矩形开口宽为圆环形条带内周长的１／１０至１／５；所述矩形传输条带分为上、下两段，将上段矩形传输条带作为圆环形辐射单元与圆环形条带的上半部的连接线，上段矩形传输条带长为圆环形条带外环半径的２至３倍，宽为５０欧姆阻抗线宽至增减１／１０以内，其上端边沿与圆环形辐射单元外环下端相连接，下端边沿与圆环形条带上半部分的右端相连接，且上段矩形传输条带的下端边沿的左端与圆环形条带右端矩形开口的切口上边沿左端重合或在此位置上再右移小于１／１０矩形传输条带宽度；下段矩形传输条带作为可滤波小型平面宽带天线的微带馈电结构，长为圆环形条带外环半径的１至两倍，宽为５０欧姆阻抗线宽，其上端边沿与圆环形条带下半部分的右端相连接，下段矩形传输条带的下端边沿在介质基板的下边沿处，上、下两段矩形传输条带的左边沿在一条直线上； 所述接地金属层由矩形金属层裁剪去圆环形开槽和小矩 形开槽而成，该矩形金属层的左、右及下边沿分别与介质基板的左、右及下边沿重合，上边沿与圆环形辐射单元的外环下端分别处于介质基板上下平面的相同位置；在该矩形金属层的上边沿正中间处裁去左右对称的小矩形开槽，该小矩形开槽的宽度为上段矩形传输条带的宽度至该宽度的１／２范围，开槽深度为上段矩形传输条带长度的１／４至１／３；所述圆环形开槽与介质基板另一面辐射金属层上的圆环形条带...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周杰美，王俊，王卫东，张琼，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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