应用于无线局域网wlan频段的带内陷波宽带天线
阅读说明：本技术 应用于无线局域网wlan频段的带内陷波宽带天线 (In-band notch broadband antenna applied to WLAN frequency band ) 是由 周涛 迟梦娇 宋开新 石仁刚 程知群 潘勉 董志华 李世琦 刘国华 刘杰 高扬华 于 2021-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开应用于无线局域网WLAN频段的带内陷波宽带天线。包括介质基板；辐射贴片,设置在介质基板的上表面；微带馈线,设置在介质基板的上表面,且与辐射贴片相连；金属接地板,设置在介质基板的下表面；其中：所述辐射贴片内开有第一槽,第一槽内设有轴对称的两辐射枝节；两辐射枝节不接触；每个辐射枝节均包括第一枝节、与第一枝节垂直设置的第二枝节；第一枝节的一端与辐射贴片连接,另一端与第二枝节连接；所述金属接地板刻蚀有第二槽,第二槽的位置与微带馈线相对应。通过调整第一槽底边离馈电端口的距离d进而调控VSWR的峰值大小；通过调整两辐射枝节之间的距离g进而调控VSWR的峰值位置。(The invention discloses an in-band notch broadband antenna applied to a WLAN frequency band. Comprises a dielectric substrate; the radiation patch is arranged on the upper surface of the dielectric substrate; the microstrip feeder line is arranged on the upper surface of the dielectric substrate and is connected with the radiation patch; the metal grounding plate is arranged on the lower surface of the dielectric substrate; wherein: a first groove is formed in the radiation patch, and two axisymmetric radiation branches are arranged in the first groove; the two radiation branches are not contacted; each radiation branch comprises a first branch and a second branch which is perpendicular to the first branch; one end of the first branch is connected with the radiation patch, and the other end of the first branch is connected with the second branch; and a second groove is etched on the metal grounding plate, and the position of the second groove corresponds to the position of the microstrip feeder line. The peak value of the VSWR is regulated and controlled by adjusting the distance d between the bottom edge of the first groove and the feed port; the peak position of the VSWR is regulated and controlled by adjusting the distance g between the two radiation branches.)
技术领域
本发明属于天线
技术领域
，涉及宽带陷波天线技术领域
，特别涉及一种具有陷波功能的天线。背景技术
20世纪60年代，超宽带天线(UltraWideband)开始出现，起初是利用纳秒至微秒级别的冲激响应来描述某一微波网络的瞬时特性，并可进行近距离的室内定位，后被用于宽带天线的设计中。现如今的宽带技术有较高的传输速率，抗干扰能力强、抗多径效应能力强等优点，广泛应用于无线传感器、高精度定位、雷达等领域。但是在宽频段中，存在其它通信频段，使得在通信过程中产生干扰，影响信号的传输质量。
为了解决上述问题，研究人员提出不少解决方法。如CN212587713U公开一种具有陷波功能的天线，包括基板以及位于基板上表面的振子和微带馈线、位于基板下表面的地板；所述地板呈半椭圆形状；所述振子上开有缝隙，缝隙呈开口指向微带馈线的匚型状，缝隙位于振子中间部位，可以使停线在超宽带通信中存在干扰的频段上实现陷波功能。但由于文中只给出陷波的中心频率为5.8Ghz，并不能观察到其陷波是否包括了整个无线局域网的范围(WLAN:5.15-5.35Ghz,5.725-5.825Ghz)，使其在实际应用中有一定的限制。又如CN111478027A公开了一种宽带双陷波超宽带天线，包括介质基板、辐射单元、微带馈线以及金属接地板。该天线尺寸小，结构简单，能够覆盖WLAN的整个频段，但由于其陷波太宽，导致其它频率处的信号可能会受到干扰。
发明内容
本发明的目的在于克服上诉现有技术存在的缺陷，提出了一种应用于无线局域网WLAN频段的带内陷波宽带天线，具有小型化、结构简单、陷波频段能够覆盖WLAN的整个频段。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
应用于无线局域网WLAN频段的带内陷波宽带天线，包括：
介质基板；
辐射贴片，设置在介质基板的上表面；
微带馈线，设置在介质基板的上表面，且与辐射贴片相连；
金属接地板，设置在介质基板的下表面；
其中：
所述辐射贴片内开有第一槽，第一槽内设有轴对称的两辐射枝节；两辐射枝节不接触；
每个辐射枝节均包括第一枝节、与第一枝节垂直设置的第二枝节；第一枝节的一端与辐射贴片连接，另一端与第二枝节连接；
所述金属接地板刻蚀有第二槽，第二槽的位置与微带馈线相对应。
作为优选，第一枝节与第二枝节的连接点为第二枝节的中心；
作为优选，第二枝节的两端分别连接有渐变枝节，其中渐变枝节的较窄端与第二枝节连接；
作为优选，辐射贴片与微带馈线的连接端采用渐变结构，其中较窄端与微带馈线连接；
作为优选，辐射贴片的远离微带馈线端采用渐变结构，其中较窄端远离微带馈线；
作为优选，辐射贴片的长度满足1/2λ，其中λ表示波长。
作为优选，所述微带馈线与金属接地板的长度一致。
作为优选，第二槽的宽度大于微带馈线的宽度。
作为优选，辐射贴片的宽度大于辐射枝节的宽度。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明所提出的应用于无线局域网WLAN频段的陷波天线，通过在金属接地板和辐射贴片上挖槽，目的是为了增加电流的额外路径，加大天线的有效电流长度，产生谐振频率，来实现刚好覆盖在WLAN频段的陷波，并且在其余频段处信号没有受到干扰。第一槽内添加枝节使整个辐射贴片类似于ELC谐振单元,流动的电流耦合使ELC被激励，ELC四周的条带加宽是为了削弱谐振性，减少电感作用。辐射贴片的两端采用渐变结构可以使得半波长的电流路径减小，增益降低，带宽增大，更好地实现超宽带。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图；
图2(a)是本发明介质基板上表面辐射贴片结构的俯视图，图2(b)是本发明辐射贴片空槽里的枝节结构；
图3是本发明实施例的金属地板的结构图；
图4是本发明实施例的反射系数的仿真曲线图；
图5是本发明实施例的驻波比VSWR的仿真曲线图；
图6(a)和(b)是本发明实施例在6Ghz的H面和E面辐射方向图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步详细描述：
参照图1，本发明提供了一种陷波宽带天线，如图1包括：
介质基板4；
辐射贴片1，设置在介质基板的上表面；
微带馈线2，设置在介质基板的上表面，且与辐射贴片相连；
金属接地板3，设置在介质基板的下表面；
微带馈线与金属接地板的长度一致。
本发明介质基板上表面辐射贴片1、微带馈线2的俯视图如图2(a)所示，辐射单元上的第一槽及辐射枝节结构示意图如图2(b)。
所述辐射贴片内开有第一槽，第一槽内设有轴对称的两辐射枝节；两辐射枝节不接触；
每个辐射枝节均包括第一枝节、与第一枝节垂直设置的第二枝节；第一枝节的一端与辐射贴片连接，另一端与第二枝节连接；
如图3所述金属接地板刻蚀有第二槽，第二槽的位置与微带馈线相对应；
第一枝节与第二枝节的连接点为第二枝节的中心；
第二枝节的两端分别连接有渐变枝节，其中渐变枝节的较窄端与第二枝节连接；
辐射贴片与微带馈线的连接端采用渐变结构，其中较窄端与微带馈线连接；
辐射贴片的远离微带馈线端采用渐变结构，其中较窄端远离微带馈线；
辐射贴片的长度满足1/2λ，其中λ表示波长；
所述微带馈线与金属接地板的长度一致；
第二槽的宽度大于微带馈线的宽度；
辐射贴片的宽度大于辐射枝节的宽度。
本发明实施例中，辐射贴片与微带馈线的连接端采用渐变结构，该形状是对辐射贴片切角得到的，目的都是为了让其半波长的电流路径减小，增益降低，带宽增大，实现了天线的小型化；
微带馈线采用矩形结构，其宽度大小是根据公式(1)(2)给出，通常情况下，特性阻抗设置为50Ω。微带馈线的一端连接着辐射贴片，增加了电流的路径，天线的辐射效率得到提高，实现了宽带匹配。在辐射贴片上开槽和加枝节，能够增加电流的额外路径，产生谐振频率，实现陷波特性。
金属接地板上开槽，会使天线的辐射效率提高，在中心谐振频率点处，阻抗匹配变化缓慢，可以有效扩展天线的阻抗带宽。
天线的介质基板采用的介电常数为2.65的材料，厚度为0.8mm；辐射贴片以及金属接地板的厚度均为0.018mm。
辐射贴片上的第一槽采用葫芦形，为对称结构；第一槽内的两个辐射枝节，每一个均包括第一枝节、与第一枝节垂直设置的第二枝节；第一枝节的一端与辐射贴片连接，另一端与第二枝节连接；第一枝节为竖直贴片，第二枝节为水平贴片。
在本发明的一个实施例中，d是第一槽下边缘离馈点的距离，整个辐射贴片跟槽中枝节相当于是一个ELC结构，流动电流的耦合使ELC结构被激励，当距离贴片外边缘较近时，耦合作用明显，阻带截至好，当开槽向上移动时，耦合作用减弱，谐振器不能被有效激励，阻带截止不明显，因此可通过调整d改变其VSWR的峰值大小；r1决定电流路径长度，调整r1可以改变陷波范围；第一槽中两个辐射枝节为轴对称结构，当谐振产生时，两个第二枝节聚集了极性相反的电荷，电荷之间的电场效应产生了电容，电容大小由两个第二枝节之间的缝隙g决定，因此调整g的大小，峰值会左右移动。通过改变这些参数值，会产生不同的陷波频段。
表1为陷波天线结构尺寸
参数
大小(mm)
参数
大小(mm)
W
32
r1
3
L
24
W2
2.2
d
15
x
1.2
gr
11
g
0.7
L2
6.6
W3
0.6
r
6
C
3.7
L1
4.2
W1
3
表1所示的参数值为天线实施例的具体参数值，介质基板的长为L，宽为W，辐射贴片的长度满足1/2波长，其宽度是由公式(1)给出；辐射贴片远离微带馈线端采用半圆形，其半径为r，辐射贴片处两端渐变结构的中间部分采用矩形结构，其长度为L2；辐射贴片内葫芦形第一槽由上半部分和下半部分组成，上半部分和下半部分的半径均为r1，第一槽底边离馈电端口的距离为d，两个第二枝节之间的缝隙距离为g，微带馈线的宽为W2，其宽度根据公式(2)-(3)算出，长为gr；第一枝节、第二枝节宽度为W3，第二枝节长为x；与第二枝节连接的渐变结构长度为(c/2-x),第一枝节的长度为m＝0.05*d+r1,金属接地板第二槽的宽度为W1，长为L1。
其中εr为介电常数，f是谐振频率，c是光速，w是辐射贴片的宽度。
其中εe是介电常数，w是微带馈线的宽度，d是介质板的厚度，Z是特性阻抗，为50Ω，εr为介电常数。
结合仿真实验，对本发明的技术效果作进一步说明：
图4是本发明实施例的反射系数的仿真曲线图，以反射系数≤-10dB来看，天线在5.1—5.9Ghz频段产生陷波，覆盖了整个无线局域网WLAN频段(5.15-5.35Ghz,5.725—5.825Ghz)；图5是本发明实施例的驻波比VSWR的仿真曲线图；由图4和图5可知，本发明实施例提供的天线满足达到无线局域网WLAN频段陷波的要求。
图6(a)和(b)是本发明实施例在6Ghz的H面和E面辐射方向图。
综上所述，仅仅做为本发明的较好的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。在了解了本发明内容和设计原理之后，可以在本发明的基础上，进行参数和结构上的修正，改进等，这些修正及改进仍在本发明的保护范围之内。
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