一种具有带阻特性的uwb天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及无线通信领域的超宽带天线，尤其涉及一种具有带阻特性的UWB 天线。
【背景技术】
[0002] 近年来随着现代微电子技术的进步和高速器件的发展，超宽带（UWB)无线技术开 始民用化。UWB具有超强无线设备连接能力，而且拥有高性能、低功耗和低成本的优势，成为 富有竞争力的技术之一。近年来对应用在短距离无线通信的天线研宄比较多，出现了很多 新形式的UWB天线。
[0003] 现在的研宄主要集中于能够实现全向辐射的UWB天线，其主要种类为微带天线、 微带缝隙天线及平板单极天线。UWB信号的频段规定为3. 1GHz~10. 6GHz，但这一通信频段 中还存在划分给其他通信系统的频段，如5. 15GHz~5. 35GHz的IEEE802. 11和5. 75GHz~ 5. 85GHz的HiperLAN/2,这两种系统与UWB系统之间可能会形成干扰。
[0004] 目前公开的一种实现方案是通过在天线后端额外添加滤波器从而达到滤除干扰 频段信号的功能，但是这样是以增加天线的体积和重量为代价。因此，现有的技术问题是如 何在不额外增加滤波器的情况下，通过改善UWB天线自身的结构特点来实现窄频带内的带 阻特性。 【实用新型内容】
[0005] 针对上述技术问题，本实用新型的解决方案是提供一种具有带阻特性的UWB天线 (以下简称带阻UWB天线），其结构简单、便于有源电路集成、成本低、易于加工。本实用新 型通过加载技术引入微带谐振器实现UWB在窄频带内的带阻特性。
[0006] 本实用新型的具有带阻特性的UWB天线，包括：介质基板，所述介质基板的第一表 面从上至下依次设置有辐射单元、馈电结构和两块共面金属地板，所述两块共面金属地板 左右对称的分布于所述馈电结构的两侧，所述馈电结构与所述辐射贴片相连；
[0007] 在所述介质基板的第二表面上第一区域设置有第一微带谐振器；在所述介质基板 的第二表面上第二区域设置有第二微带谐振器；所述第一微带谐振器和所述第二微带谐振 器分别通过连接部件与所述共面金属地板相连；所述第一微带谐振器和第二微带谐振器沿 着UWB天线的中轴线左右对称分布。
[0008] 优选地，所述第一区域和第二区域分别为所述第一表面的共面波导在第二表面上 对应的区域；
[0009] 其中，所述共面波导为所述馈电结构与所述共面金属地板形成的两条缝隙形状的 结构。
[0010] 优选地，所述微带谐振器包括：矩形的第一金属贴片、矩形的第二金属贴片和矩形 的第三金属贴片；
[0011] 所述第一金属贴片的长度、第二金属贴片的长度和第三金属贴片的长度均不同；
[0012] 所述第一金属贴片的宽度、第二金属贴片的宽度和第三金属贴片的宽度均不同；
[0013] 所述第三金属贴片的一侧面连接所述第一金属贴片的一端，所述第三金属贴片的 另一侧面连接所述第二金属贴片的一端；
[0014] 所述第三金属贴片与所述第一金属贴片、第二金属贴片形成"-I"型的结构。
[0015] 优选地，所述"-I"型的结构为一体成型结构。
[0016] 优选地，所述辐射单元为金属的辐射贴片。
[0017] 优选地，所述共面金属地板为梯形金属地板。
[0018] 优选地，所述馈电结构为内嵌式馈电线。
[0019] 优选地，所述辐射贴片的形状为矩形、扇形、椭圆形、圆形、圆环形或梯形。
[0020] 本实用新型提供的具有带阻特性的UWB天线，采用平面单极结构，通过在单片介 质基板一面上设置辐射单元、馈电结构和共面金属地板，在介质基板另一面加载金属贴片 作为微带谐振器，实现了WLAN频段的带阻功能，并通过控制加载金属贴片的谐振长度可方 便地控制阻带的中心频率，具有设计方便、易于加工、成本低、结构简单紧凑，小型化和便于 与有源电路集成的优点。
【附图说明】
[0021] 通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不 应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
[0022] 图1为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线的正面结构示意图；
[0023] 图2为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线的背面结构示意图；
[0024] 图3为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线的正面尺寸标注示意图；
[0025] 图4为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线的背面尺寸标注示意图；
[0026] 图5为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线和未加载金属贴片的UWB天线的端 口电压驻波比随频率的变化示意图；
[0027] 图6a至图6d为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线和未加载金属贴片的UWB 天线在3.lGHz、10. 6GHz时辐射特性示意图；
[0028] 图7a至图7d为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线和未加载金属贴片的UWB 天线在5. 25GHz、5. 8GHz时辐射特性示意图；
[0029] 图8为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线和未加载金属贴片的UWB天线的频 率与增益关系示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。以下实施例用于说明本实 用新型，但不用来限制本实用新型的范围。需要说明的是，附图中的阴影图案仅为了说明各 不同部件的结构，并不用来限制部件的材质。
[0031] 实施例1
[0032] 图1为本实用新型一个实施例提供的带阻UWB天线的正面结构示意图；图2为本 实用新型一个实施例提供的带阻UWB天线的背面结构示意图，其中虚线范围内的图案表示 带阻UWB天线的正面的各部件在背面的相应位置，并非实际结构，也不用来限制部件的材 质。如图1和图2所示，本实施例中的带阻UWB天线，包括介质基板1，所述介质基板1的第 一表面从上至下依次设置有辐射单元2、馈电结构3和两块共面金属地板4,所述两块共面 金属地板4左右对称的分布于所述馈电结构3的两侧，所述馈电结构3与所述辐射单元2 相连；在所述介质基板1的第二表面上第一区域设置有第一微带谐振器51 ;在所述介质基 板1的第二表面上第二区域设置有第二微带谐振器52 ;所述第一微带谐振器51和所述第 二微带谐振器52分别通过连接部件6,与所述共面金属地板1相连；所述第一微带谐振器 51和第二微带谐振器52的形状相同，且此二者沿着UWB天线的中轴线7左右对称分布。
[0033] 本实施例的带阻UWB天线可以实现对预设频率范围内的陷波特性，结构简单、易 于加工、成本低，便于与有源电路的集成。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例与实施例1中提供的带阻UWB天线的结构相似，其不同之处在于，如图1 和图2所示，所述第一区域和第二区域分别为所述第一表面的共面波导8在第二表面上对 应的区域，其中，共面波导8为所述馈电结构3与所述共面金属地板4形成的两条缝隙形状 的结构，馈电结构3即作为共面波导的导带，共面金属地板4作为共面波导的地。
[0036] 如图2所示，第一微带谐振器51和第二微带谐振器52的形状相同，在天线上以中 轴线7为基准左右对称分布，下面以左边的第一微带谐振器51为例，说明谐振器的结构：
[0037] 第一谐振器51包括：矩形的第一金属贴片5_a、矩形的第二金属贴片5_b和矩形 的第三金属贴片5-c;
[0038] 所述第一金属贴片5_a的长度、第二金属贴片5_b的长度、第三金属贴片5-c的长 度均不同；
[0039] 所述第一金属贴片5-a的宽度、第二金属贴片5-b的宽度、第三金属贴片5-c的宽 度均不同；
[0040] 所述第三金属贴片5-C的一侧面连接所述第一金属贴片5-a的一端，所述第三金 属贴片5-c的另一侧面连接所述第二金属贴片5-b的一端；
[0041] 所述第三金属贴片5-c与所述第一金属贴片5-a、第二金属贴片5-b形成"型 的结构。
[0042] 辐射单元2为金属的辐射贴片，其形状可以为矩形、扇形、椭圆形、圆形、圆环形或 梯形，本实施例不限定实际的结构，可根据实际需求配置。图1中示出的辐射贴片2为矩形 辐射贴片，材料可选为铜；共面金属地板4的形状为梯形便于UWB天线的阻抗匹配，使天线 的带宽得以有效展宽，其材料可选为铜；连接部件6的为金属连接部件，例如短路销钉，其 作用是连接加载的金属贴片5与共面金属地板4。
[0043] 作为本实施例的优选，馈电结构3为内嵌式馈电线，其材料可选为铜；在实际应用 中，辐射贴片2、内嵌式馈电线3和共面金属地板4均可采用金属印刷工艺设置于介质基板 1上。
[0044] 第三金属贴片5-c与第一金属贴片5-a、第二金属贴片5-b形成的"型结构为 一体成型结构。因此，以下将第一金属贴片5-a、第二金属贴片5-b、第三金属贴片5-c分别 称为金属贴片5的5-a部分、5-b部分和5-c部分，三者统称为金属贴片5。
[0045] 本实施例中，可通过公式
计算金属贴片5的部分边长，即由5-a部 分的长La与5-c部分的宽Wc及由5-b部分的长Lb与5-c部分的宽Wc所组成的"L"型边 长，作为微带谐振器的谐振长度，其中，\是介质基板的相对介电常数，而X^是阻带的中 心频率&对应的波长，因此通过控制加载金属贴片5的谐振长度可控制阻带的中心频率。 图3为本实用新型实施例提供的带阻UWB天线的正面尺寸标注示意图；图4为本实用新型 实施例提供的带阻UWB天线的背面尺寸标注示意图。如图3所示，本实施例中选择的介质基 板1为普通FR4板，相对介电常数为e 4. 4,介质基板1的大小为35mmX26mmX0. 6mm， 内嵌式馈电线3的宽度为WL