一种宽频带全向贴片天线的制作方法

本实用新型涉及微波天线，特别是涉及一种宽频带全向贴片天线的设计。

背景技术：

超宽带(Ultra Wideband，简称UWB)车载定位系统，包括车载定位路侧单元(基站)和车载定位标签，其中天线作为路侧单元与车载定位标签电磁信号传输的终端，其性能直接影响到车辆定位的精度与准确度。

UWB技术最基本的工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉冲，超短时单周期脉冲决定了传输信号的带宽很宽，这也就要求在UWB车载定位系统中，天线要具有较宽的带宽，即具有宽频带特性。

UWB技术实现车路通信及定位，通过标签与基站之间的超宽带通信实现对载有标签的车辆进行定位、跟踪和车身姿态判断，并将获取的上述车辆位置、姿态角等信息通过车载标签发送给车辆主控，为无人驾驶车辆的控制策略提供数据支持。这就要求无论是车上的定位标签中的天线还是路侧单元(基站)中的天线，其方向图要有很好的全向性，如果天线方向图全向性不好，方向图就会出现很多不规则的“坑陷”，容易出现定位盲区。

在实际UWB车载定位系统中，广泛应用的是传统普通贴片天线，但是传统普通贴片天线带宽较窄、方向图全向性较差，在UWB车载定位系统中无法发挥良好的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种宽频带全向贴片天线。该天线通过调整辐射贴片和金属底板的形状，其圆环金属辐射贴片辐射的电磁波，在金属底板上发生反射并产生感应电流并发生二次辐射，这样在反射以及二次辐射综合作用下对圆环金属辐射贴片辐射的方向图及功率分布进行重构，大大改善天线方向图的全向性以及工作带宽。

本实用新型提供一种宽频带全向贴片天线，包括：圆环金属辐射贴片，馈电网络，介质基板，金属底板，其中：

所述圆环金属辐射贴片、馈电网络位于所述介质基板的上表面；所

述金属底板位于所述介质基板的下表面。

可选地，所述金属底板由长方形金属片与圆片金属片组成，二者之间由窄条金属片连接。

可选地，所述圆环金属辐射贴片，其内径尺寸在3～12mm之间，环宽尺寸在0.5～3mm之间。

可选地，所述长方形金属片，长方形的长边尺寸在8～50mm之间，长方形的宽边尺寸在1～15mm之间。

可选地，所述圆片金属片，其半径尺寸在3～15mm之间。

可选地，所述窄条金属片，其长度尺寸在1～8mm之间，宽度尺寸在0.3～1.5mm之间。

本实用新型的有益效果在于，在UWB车载定位系统中，传统普通贴片天线带宽较窄、方向图全向性较差，天线带宽窄会出现有些频带的功率过低，导致无法定位；方向图全向性差会出现很多不规则的“坑陷”，很容易出现定位盲区，导致无法定位。贴片天线的辐射贴片的形状、金属底板的形状对天线带宽以及方向图全向性影响都很大，因此，该宽频带全向贴片天线，通过调整辐射贴片的形状、金属底板的形状，实现了带宽较宽、方向图全向性好的效果，适用于各种车辆处于道路上的各种位置、各种角度，360度无盲区。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线的立体图。

图2为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线的俯视图。

图3为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线的侧视图。

图4为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线方向图对比图。

图5为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线的回波损耗特性S11曲线图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

该实施例应用于UWB车载定位系统中，如图1所示，101为馈电网络，102为圆环金属辐射贴片，103为长方形金属片，104为连接长方形金属片与圆片金属片的窄条金属片，105为圆片金属片，106为介质基板。图2为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线的俯视图。图3为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线的侧视图。

调整天线的结构参数，对天线的性能进行优化，最终获得良好的全向方向图及带宽。其中，圆环金属辐射贴片102内径尺寸为4mm、环宽尺寸为1mm，长方形金属片103长边尺寸为30mm、宽边尺寸为7mm，窄条金属片104长度尺寸为3mm、宽度尺寸为0.5mm，圆片金属片105半径尺寸为6mm。

其中长方形金属片103、圆片金属片105、窄条金属片104，这三者构成的金属底板对圆环金属辐射贴片102既起到了反射板的作用，而且与圆环金属辐射贴片102又有良好的互耦效应，通过圆环金属辐射贴片102辐射的电磁波，在金属底板上产生感应电流并发生二次辐射，这样在反射以及二次辐射综合作用下，对圆环金属辐射贴片102辐射的方向图及功率分布进行重构，大大改善方向图的全向性，使得方向图全向面不圆度实测值控制在3dB以内，而且对天线带宽也有较大的改善。

图4为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线方向图对比图。曲线1为传统普通贴片天线方向图曲线；曲线2为本实用新型涉及的一种宽频带全向贴片天线方向图曲线。

由图4可以看出，曲线1的传统普通贴片天线方向图出现很大的畸变，方向图出现很多“坑陷”，全向性不圆度较差；曲线2的本实用新型涉及的一种宽频带全向贴片天线方向图比较平滑，全向性不圆度较好，增益也比曲线1所示的天线增益大。

图5为本实用新型实施例涉及的一种宽频带全向贴片天线的回波损耗特性S11曲线图。参见图5，回波损耗特性S11曲线中看出天线的有效工作频率为3.6～4.65GHz，此时S11<-10dB，带宽为1.05G，而传统普通贴片天线工作带宽只有300M左右，带宽远远小于本实用新型所涉及的天线。

由此可知，本实用新型实施例提供的天线符合UWB车载定位系统对天线的性能指标要求。

需要说明的是，本实用新型提供的一种宽频带全向贴片天线，其金属辐射贴片不局限于圆环形，还可以设置为方环形、椭圆环形或者不规则的图形等，本领域技术人员可以根据具体使用要求选择合适的辐射贴片形状，本实用新型不做限定。

需要说明的是，本实用新型提供的一种宽频带全向贴片天线，其金属底板不局限于由长方形金属片与圆片金属片组成，本领域技术人员可以根据具体使用要求调整金属底板的形状，本实用新型不做限定。

另一方面，本实用新型提供的一种宽频带全向贴片天线，不仅适用于UWB车载定位系统中的天线设计，也适用于任何需要超宽带全向天线的应用场合。本领域技术人员可以根据具体使用场景选择合适的天线形式，本实用新型不做限定。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入有所附权利要求所限定的范围之内。