一种线面结合的超宽带天线的制作方法

文档序号:11105518
一种线面结合的超宽带天线的制造方法与工艺

本发明属于天线技术领域,尤其涉及一种线面结合的超宽带天线。



背景技术:

无线通信技术的迅猛发展使现有的频谱资源日益紧张,对无线通信的系统容量及传输速率提出了越来越高的要求。超宽带技术由于其低功耗,高数据传输率,高分辨率,低成本,抗干扰能力强,保密性好和能与其他窄带通信系统共存等一系列优点而受到人们的重点关注。美国联邦通信委员会(FCC)于2002年2月批准超宽带(UWB)系统的商用频段频为3.1-10.6GHz。相比于传统天线,超宽带天线设计面临更多的挑战,传统的宽带天线不能无失真的传输UWB信号。目前常见的UWB天线如螺旋天线、对数周期天线、TEM喇叭天线、Vivaldi天线等存在体积大、结构复杂、难以实现和小型化系统集成等问题。。



技术实现要素:

针对现有技术存在的问题,,我们设计了一款尺寸只有18mm×12mm×1.6mm的体积小,结构简单,易于加工,且成本低性能好的线与面相结合的平面超宽带天线。我们设计的天线结构比较新颖,正面辐射贴片中间包含一个T型结构,背面的参考地又切有一个倒T的开口槽,且传输线和辐射贴片之间用平滑的半径为2mm的九十度圆弧连接,这些结构上的特点都可以增加天线的带宽。由于辐射贴片表面的电流主要集中在辐射贴片四周的边上,贴片中间的电流很少,所以最后把天线正面的部分或者全部的辐射贴片,只保留辐射贴片的边,把其边成线结构。这样做不仅可以降低成本,还能保证天线原有的辐射性能。使得天线的-6dB的工作频带在2.37GHz-2.8GHz和3.6GHz-12GHz

本发明提供一种结构简单,易于加工,且成本低性能好的线与面相结合的平面超宽带天线。

本发明所采用的技术方案如下:

一种线面结合的超宽带天线,包括基板、辐射贴片、以及平面地;所述辐射贴片设置在基板的正面,平面地设置在基板的背面;所述辐射贴片包括主辐射体和馈电传输线,馈电传输线设置在主辐射体的下方,主辐射体内设有一倒“T”形辐射体,馈电传输线设置在辐射贴片的下方;在平面地上设有倒“T”形开口槽;所述辐射贴片一部分为面结构,其余部分为线结构。

进一步的,主辐射体和和馈电传输线之间采用平滑的曲线连接结构连接。

进一步的,所述平滑的曲线连接结构为两段在连接点相切的90度圆弧,圆弧半径为2mm。

进一步的,所述基板的长为18mm,宽为12mm,厚度为1.6mm。

进一步的,辐射贴片的主辐射体部分为线结构,其余部分为面结构。

进一步的,辐射贴片为一体成形。

本发明的有益效果包括以下几点:

该天线单元的尺寸很小,只有18mm×12mm×1.6mm,高度为介质板(即基板)的厚度1.6mm,体积小,结构简单,成本低,且天线增益高。

并且,天线的工作频带在2.37GHz-2.8GHz和3.6GHz-12GHz,该天线系统的用途比较宽泛,可以满足WLAN(2.45GHz),WiMAX(5.25-5.85GHz)和UWB(3.96-10.6GHz)应用的需求。

其次,线面结合的结构比全面的天线结构更加简单,重量更轻,且线性化后节约的空间能够安放整流电路以及匹配电路,使得整个天线系统更为紧凑,成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为与本发明对应的全面结构天线的正面结构示意图;

图1b为与本发明对应的全面结构天线的反面结构示意图;

图2a为本发明线面结合的超宽带天线去掉基板后的结构示意图;

图2b为与本发明对应的全线结构天线去掉基板后的结构示意图;

图3为全面天线的回波损耗图;

图4a为本发明图2a线面结合的超宽带天线的回波损耗图;

图4b为与本发明对应的图2b的全线结构天线的回波损耗图;

图5a为与本发明对应的全面结构天线的仿真的z参数图;

图5b为与本发明对应的全线结构天线的仿真的z参数图;

图5c为本发明线面结合的超宽带天线的仿真的z参数图;

图6a为本发明带宽为2.45GHz时XZ面的增益图;

图6b为本发明带宽为2.45GHz时YZ面的增益图;

图7a为本发明带宽为5GHz时XZ面的增益图;

图7b为本发明带宽为5GHz时YZ面的增益图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的优选实施例进行详细阐述,以使发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1a-图7b所示,一种线面结合的超宽带天线,包括基板1、辐射贴片2、以及平面地4;所述辐射贴片2设置在基板的正面,平面地4设置在基板的背面;所述辐射贴片2包括主辐射体3和馈电传输线5,馈电传输线5设置在主辐射体3的下方,主辐射体3内设有一倒“T”形辐射体6,馈电传输线5设置在辐射贴片2的下方;在平面地4上设有倒“T”形开口槽7,可以增加辐射贴片2和地面之间的电容;所述辐射贴片2一部分为面结构,其余部分为线结构,这样可以在减小了天线的重量与节省了空间的情况下仍然保持原本的辐射性能(辐射片表面的电流主要集中在辐射片的边缘轮廓上,贴片中间的电流非常少)。

主辐射体3和和馈电传输线5之间采用平滑的曲线连接结构连接(即该连接结构的外轮廓为平滑的曲线),该曲线连接结构为两段在连接点相切并且曲向相反的90度圆弧,圆弧的半径R为2mm,这样的结构可以实现比较宽的带宽。

所述基板1采用长L6为18mm,宽W6为12mm,厚度为1.6mm的FR4材料基板,其中,主辐射体3的横向宽度W1为10mm,竖向长度L1为9mm,主辐射体3的内框宽度W2为8mm,长度L2为8mm;主辐射体3内的倒“T”形辐射体6的竖直段的长度L4为6.1mm,该竖直段的侧边到其同侧主辐射体3的内框的距离W4为2.5mm;倒“T”形辐射体6水平段的长度L5为1.7mm,其两端到其同侧主辐射体3的内框的距离W5为0.2mm;馈电传输线5的长度L3为4mm,其宽度W3为2mm。在基板1背后的平面地4的宽度和基板1的宽度一样,其长度L7为3mm,设在其上的倒“T”形开口槽7的水平段宽度为W8为5mm,水平段长度L9为0.5mm,竖直段的宽度W7为2mm,长度L8为1mm。

此种设计在缩小了天线的体积的同时并且使得天线具有较宽的带宽,保证了天线的辐射强度。

如图2a所示,辐射贴片2的主辐射体3部分为线结构,其余部分为面结构。通过图4a和图4b的对比可以看出,两天线的-6dB带宽分别是,图4a:2.37GHz-2.8GHz和3.6GHz-12GHz,图4b:2.37GHz-9.57GHz。相比之下图4a本发明的天线性能更好,应用范围要更广,满足WLAN(2.45GHz),WiMAX(5.25-5.85GHz)和UWB(3.96-10.6GHz)应用的需求。

以上所述,仅为发明的具体实施方式,但发明的保护范围并不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在发明的保护范围之内。因此,发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

再多了解一些
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