一种基于缺陷地结构的UWB天线的制作方法

本发明涉及一种用于超宽带(UWB)无线通信领域的天线，尤其是一种基于缺陷地的UWB天线。通过缺陷地结构可以扩展天线的频带，在保证天线小型化的同时，在UWB频段具有良好的辐射特性。

背景技术：

超宽带技术起初是应用在军用雷达与定位系统中的，自从美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission:FCC)于2002年初将UWB(3.1～10.6GHz)频段开放于民用，超宽带通信技术得到了很大的促进和发展，并迅速走向了商业化。

超宽带技术具有很多窄带技术所不具备的优点，例如，低功耗，高速率，多径传输的融合和更为简单的硬件配置等。超宽带技术在无线通信中数据传输的性能是窄带技术所不能达到的。因此，相比与传统的无线通信技术，超宽带技术能够提供更高速率，更高品质，更低功耗和更准确的定位的无线通信性能,并且UWB技术使用脉冲形式的低功率信号，对其它的无线通信技术产生更少的干扰，可以与其它通信技术共存。这些优点使的超宽带技术能够运用于无线个域网和雷达通信系统。

由于超宽带技术所具有的优势，超宽带通信技术已经引起了学术界和企业界的巨大关注，学术界和企业界已经开始研发超宽带通信的系统和部件。所有的无线系统和应用都需要将信号以电磁波的形式从设备中辐射出去，这就需要用到天线结构。无线通信系统对于天线的性能有很大的依赖性，因此天线是无线设备中一个至关重要的部件。

由于超宽带天线是超宽带通信系统的关键组成部分，其研究也受到人们的关注。并且随着高速集成电路的发展，目前超宽带天线的研究正朝着小型化、集成化等方向发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于扩展UWB天线的带宽，是UWB天线在UWB(3.1～10.6GHz)频段具有良好的辐射特性。将传统的矩形辐射贴片改为渐变阶梯式的辐射贴片，使天线的阻抗匹配带宽得到了很大的扩展，将部分接地板切角处理可以有效的扩展上下边频，从而提高了天线的辐射带宽。

本发明所采用的技术方案：

一种基于缺陷地结构的UWB天线，其特征在于，它包括：天线辐射贴片(10)、50欧姆馈线(20)、介质基板(30)、缺陷金属接地板(40)，其中缺陷金属接地板(40)位于介质基板(30)的下表面、天线辐射贴片(10)和50欧姆馈线(20)位于介质基板(30)的上表面。

所述的一种基于缺陷地结构的UWB天线，其特征在于，天线辐射贴片(10)的下端刻蚀了两个对称的矩形阶梯结构(11)。

所述的一种基于缺陷地结构的UWB天线，其特征在于，缺陷金属接地板(30)的上边缘刻蚀了一个对称的等腰直角三角行结构(21)，缺陷金属接地板的高度和50欧姆馈线(20)的高度相等。

所述的一种基于缺陷地结构的UWB天线，其特征在于，缺陷金属接地板(40)的下边缘刻蚀一个关于金属接地板中心轴对称的矩形结构(31)，构成缺陷金属接地板(40)

该发明滤波器相对于现有的滤波器具有以下的特性和优点：

通过渐变的阶梯辐射贴片，使天线小型化，且结构简单，加工方便，易于集成。

通过缺陷地结构可以有效的扩展天线的带宽，在整个UWB频段内天线的回波损耗小于-10db，在中心频率处可以达到-20dB。

通过调节辐射贴片的阶梯的尺寸，达到良好的阻抗匹配效果。

附图说明

图1是本发明实施实例1的基本结构俯视图；

图2是本发明实施实例1的辐射贴片天线的基本结构图；

图3是本发明实施实例1的缺陷接地板的基本结构图；

具体实施方式

本发明设计了一种基于缺陷地结构的UWB天线，该天线在UWB频段具有良好的辐射特性。

下面结合附图具体对发明做更详细的描述：

本发明的一个实例如图1所示，基于缺陷地结构的UWB天线，包括天线辐射贴片(10)、50欧姆馈线(20)、介质基板(30)、缺陷金属接地板(40)，其中缺陷金属接地板(40)位于介质基板(30)的下表面、天线辐射贴片(10)和50欧姆馈线(20)位于介质基板(30)的上表面。

本发明的一个实例如图1所示，介质基板(30)是相对介电常数为4.4的FR-4。该介质基板的厚度为1.6mm，宽度为W，长度为L。

如图2所示，天线辐射贴片(10)为渐变的阶梯结构，宽度为W1，长度为L1+2*T1，阶梯结构(11)的宽度为S1高度为T1，两个阶梯的尺寸相同。天线辐射贴片(10)的下边缘和50欧姆馈线(20)的上边缘相接，50欧姆馈线(20)的下边缘和介质基板对齐，其宽度为g。

如图2所示，本发明一种基于缺陷地结构的UWB天线，辐射贴片(10)位于介质基板的上表面，采用铜材料，且采用渐变的阶梯结构，通过渐变结构可以改变电流的路径，从而可以在较宽的频带内使其阻抗匹配。渐变的阶梯结构还可以减小天线的尺寸。

如图1所示，本发明一种基于缺陷地结构的UWB天线，金属缺陷接地板的宽度和介质基板的宽度相同，长度为L2，和50欧姆馈线(20)的长度相同，整个金属缺陷接地板位于介质基板(30)的下表面，其下边缘和介质基板的下边缘对齐，位于50欧姆馈线的正下方。

如图3所示，本发明一种基于缺陷地结构的UWB天线，将部分地作切角处理，结构(21)可以有效的改善天线的低频特性，且可以扩展下边频。

如图3所示，本发明一种基于缺陷地结构的UWB天线，将金属接地板的下端切去两个对称的矩形(31)，此部分靠近馈电端，结构(31)可以有效的改变金属接地板表面的电流的分布，使对称矩形(31)边缘的电流密度增大，可以有效的提高高频部分的辐射特性，且可以提高上边频，最大可以将上边频的频率提高到12GHz左右。

该发明一种基于缺陷地结构的UWB天线，设计参数：

介质基板的选择：相对介电常数为4.4的FR4材料，FR4材料具有电绝缘性能稳定、平整度好、表面光滑、无凹坑、厚度公差标准的特点，它的电气性能优良，工作温度较高，本身性能受环境影响小，是常用材料，便于制作和工业生产。介质基板上的多辐射贴片和介质基板下的金属接地板均采用铜材料。

一般来说单极子天线的中心辐射频率大概等于同等面积的圆柱线的辐射频率，设计该天线的中心频率为7GHz，根据圆柱线的谐振频率计算公式可以计算得到辐射片的尺寸。

如图1，图2，图3所示，该UWB天线的具体尺寸为：W＝30mm，L＝35mm，W1＝15mm，L1＝13.5mm，T1＝1mm，S1＝3mm，h＝13.5mm，g＝3.2mm，L2＝13.5mm，T2＝5mm，Ht＝2mm，Wt＝12mm。