一種臺階形開槽超寬帶微帶天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種臺階形開槽超寬帶微帶天線，通過對臺階形輻射貼片形狀的改進(jìn)和貼片中間挖去對稱的橢圓形槽孔，以具有階梯狀槽孔的矩形接地板為底面從而形成了覆蓋超寬工作帶寬的特性。該天線在2.88GHz-12.8GHz頻段內(nèi)回波損耗小于-10dB，滿足FCC對超寬帶天線的頻帶要求（3.1-10.6GHz）。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、體積相對較小、重量輕、剖面低、成本低、易于集成批量加工等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于WLAN、全球微波互聯(lián)接入網(wǎng)和藍(lán)牙系統(tǒng)等。
【專利說明】 一種臺階形開槽超寬帶微帶天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于移動(dòng)通信系統(tǒng)和無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種超寬帶微帶貼片天線。

【背景技術(shù)】
[0002]2002年2月，美邦通信委員會(huì)(FCC)通過決議，規(guī)定了 3.1_10.6GHz作為超寬帶(UWB)系統(tǒng)的工作頻譜范圍，允許將其應(yīng)用于車載雷達(dá)系統(tǒng)，數(shù)字通信與測量系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)等領(lǐng)域。UWB無線技術(shù)獲得批準(zhǔn)用于民用通信，引起了世界各國的廣泛關(guān)注。FCC公布的UWB三個(gè)應(yīng)用頻段分別為:低于960MHz、3.1-10.6GHZ和22-29GHZ，其中3.1-10.6GHz這個(gè)頻段多應(yīng)用在通信技術(shù)方面。
[0003]UffB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個(gè)高效的無線局域網(wǎng)(WLAN)或無線局域網(wǎng)(WPAN)。UffB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)娛樂方面的無線個(gè)人局域網(wǎng)(PANs)。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無線通信的需求。
[0004]超寬帶系統(tǒng)同時(shí)具有無線通信和定位的功能，可方便地應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中，為車輛防撞、電子牌照、電子駕照、智能收費(fèi)、車內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)、測速、監(jiān)視、分布式信息站等提供高性能、低成本的解決方案。UWB也可應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中，諸如軍事、公安、消防、醫(yī)療、救援、測量、勘探和科研等領(lǐng)域，用做隱秘安全通信、救援應(yīng)急通信、精確測距和定位、透地探測雷達(dá)、墻內(nèi)和穿墻成像、監(jiān)視和入侵檢測、醫(yī)用成像、貯藏罐內(nèi)容探測等。UWB還可應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能環(huán)境，這種環(huán)境包括生活環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、辦公環(huán)境等，主要用于對各種對象(人和物)進(jìn)行檢測、識別、控制和通信。
[0005]正因?yàn)橛羞@些應(yīng)用場景與許多優(yōu)點(diǎn)，所以全球各大著名公司正在積極進(jìn)行UWB無線設(shè)備的開發(fā)與推廣。但是，UWB作為一種新興無線通信技術(shù)，還有許多問題亟待研宄。其中一個(gè)重要問題就是要求天線有超寬的工作帶寬。傳統(tǒng)的UWB天線，盡管其各項(xiàng)性能指標(biāo)均具有很寬的頻帶特性，如行波天線、對數(shù)周期天線、碟形天線、淚滴天線等等。然而，上述各天線形式相比同類天線而言尺寸較大、加工成本高、剖面高或機(jī)械工精度要求高等缺陷滿足不了 UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小的要求。因此，非常有必要設(shè)計(jì)具備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、易于和微波集成電路加工集成，且便于實(shí)現(xiàn)小型化的UWB終端天線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種臺階形開槽超寬帶微帶天線，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、降低尺寸、增加帶寬并能夠工作在藍(lán)牙通信、WLAN和Wimax等頻段，而且滿足了微帶天線結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、剖面低、易于和微波集成電路加工集成的技術(shù)特點(diǎn)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種臺階形開槽超寬帶微帶天線，包括心形和矩形組合輻射貼片2位于介質(zhì)基板I上方，微帶饋線6位于介質(zhì)基板4的下方與輻射貼片的梯形部分相連，兩者位于介質(zhì)基板I的中央，呈軸對稱結(jié)構(gòu)，接地板8位于介質(zhì)基板I反面，橢圓形槽4和橢圓形槽5開在心形和矩形組合輻射貼片2的矩形部分，橢圓形槽孔4和橢圓形槽孔5被介質(zhì)基板I的中軸線垂直平分。窄矩形槽9刻在接地板8下方中間部位，處于微帶饋線6正上方，刻在微帶饋線6左右兩側(cè)，左右各一，數(shù)量均為三。
[0008]所述主輻射單元是由心形和矩形組合輻射貼片2構(gòu)成，通過優(yōu)化心形和矩形組合輻射貼片2的形狀，產(chǎn)生的磁場與周圍其他磁場的耦合使得天線的帶寬逐漸的增大，天線在2.4GHz-13.9GHz的回波損耗Sll在-1OdB以下，帶寬達(dá)到了 11.5GHz。
[0009]所述微帶介質(zhì)基板1、心形和矩形組合輻射貼片2、饋線6及接地板8沿同一縱向中心軸對稱分布。
[0010]本發(fā)明微帶介質(zhì)基板采用PCB板常用的FR4材料，降低了制作成本，而且本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，低拋面的微帶結(jié)構(gòu)便于與其他電路集成，可廣泛應(yīng)用于WLAN、全球微波互聯(lián)接入網(wǎng)和藍(lán)牙系統(tǒng)等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本設(shè)計(jì)天線結(jié)構(gòu)的正面示意圖。
[0012]圖2為本設(shè)計(jì)天線結(jié)構(gòu)的背面示意圖。
[0013]圖3為本設(shè)計(jì)天線的Sll參數(shù)圖。
[0014]圖中:1微帶介質(zhì)基板、2心形和梯形組合輻射貼片、3橢圓形槽孔、4橢圓形槽孔、5階梯狀匹配線、6饋線、7饋源端、8接地板。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0016]圖1和圖2為本設(shè)計(jì)天線結(jié)構(gòu)的正/反面示意圖。該天線是由微帶介質(zhì)基板1、心形和矩形組合輻射貼片2、橢圓形槽孔3、橢圓形槽孔4、階梯狀匹配線5、饋線6、饋源端7和接地板8組成。
[0017]具體實(shí)施如下:心形和矩形組合輻射貼片2位于介質(zhì)基板I上方，微帶饋線6位于介質(zhì)基板I的下方與輻射貼片的梯形部分相連，兩者位于介質(zhì)基板I的中央，呈軸對稱結(jié)構(gòu)，接地板8位于介質(zhì)基板I反面，橢圓形槽4和橢圓形槽5開在心形和矩形組合輻射貼片2的矩形部分，橢圓形槽孔4和橢圓形槽孔5被介質(zhì)基板I的中軸線垂直平分。窄矩形槽9刻在接地板8下方中間部位，處于微帶饋線6正上方，刻在微帶饋線6左右兩側(cè)，左右各一，數(shù)量均為三。
[0018]在心形和矩形組合輻射貼片2與饋線6之間設(shè)置有階梯狀匹配線5，通過調(diào)整階梯狀匹配線5的形狀可以優(yōu)化天線的匹配性能。
[0019]圖3是本實(shí)施例的反射系數(shù)曲線圖，圖3中可以看到天線的阻抗帶寬為2.88GHz-12.8GHz頻段，在此頻段內(nèi)回波損耗小于_10dB，達(dá)到FCC (美國聯(lián)邦通信委員會(huì))的頻帶要求。
[0020]微帶介質(zhì)基板采用了常用的PCB板材料-FR4，基板價(jià)格較低，有效地降低了制作成本；同時(shí)，基板的厚度為1.6mm，提高了天線的強(qiáng)度。
[0021]上述實(shí)例為本發(fā)明的實(shí)施方式，另外在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上，改變心形和矩形組合輻射貼片2、微帶饋線6和接地面8的大小；改變橢圓形槽孔4和橢圓形槽孔5的尺寸和形狀(包括矩形，星形、圓形、梯形、三角形等)；窄矩形槽的數(shù)量和大小，都應(yīng)包含在發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種臺階形開槽超寬帶微帶天線，心形和矩形組合輻射貼片(2 )位于介質(zhì)基板(1)上方，微帶饋線(6)位于介質(zhì)基板(4)的下方與福射貼片的梯形部分相連，接地板(8)位于介質(zhì)基板(I )反面，橢圓形槽(4)和橢圓形槽(5)開在心形和矩形組合輻射貼片(2)的矩形部分，橢圓形槽孔(4)和橢圓形槽孔(5)被介質(zhì)基板(I)的中軸線垂直平分；窄矩形槽(9)刻在接地板(8 )下方中間部位，處于微帶饋線(6)正上方，刻在微帶饋線(6)左右兩側(cè)，左右各一，數(shù)量均為三。
2.一種如權(quán)利要求1所述臺階形開槽超寬帶微帶天線，其特征在于:所述主輻射單元(2)是心形和矩形組合輻射貼片。
3.一種如權(quán)利要求1所述臺階形開槽超寬帶微帶天線，其特征在于:所述微帶介質(zhì)基板1、心形和矩形組合輻射貼片(2)、饋線(6)及接地板(8)沿同一縱向中心軸對稱分布。
4.一種如權(quán)利要求1所述的臺階形開槽超寬帶微帶天線，其特征在于:所述天線的開槽的空氣孔的形狀為橢圓形、矩形、半圓形，星形、圓形、梯形、三角形。
5.一種如權(quán)利要求1所述的臺階形開槽超寬帶微帶天線，其特征在于:所述天線的窄矩形槽的數(shù)量為3個(gè)但不限于3個(gè)。
【文檔編號】H01Q13/08GK104466381SQ201410800130
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】鄭召文, 楊利霞, 鮑煦, 周祥, 夏景, 宋巍, 王珊, 朱淑鋆 申請人:鄭召文