一种uwb印刷偶极子天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种UWB印刷偶极子天线，涉及一种UWB天线，其结构包括用于辐射信号的天线振子和用于将输入信号等幅异相分配到超宽带范围内的功分器，天线振子与功分器连接，天线振子和功分器均印制于基板。利用微带线-槽线T形结的电磁耦合机理，通过对微带线和接地板上的槽线和凹槽的合理设计，实现了电磁波在微带线与槽线之间的宽频带耦合，本天线覆盖了超宽带无线通信的工作频段。本天线体积小、结构紧凑，易于与其他电路集成。
【专利说明】—种UWB印刷偶极子天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种UWB天线,具体涉及一种UWB印刷偶极子天线。
【背景技术】
[0002]超宽带(UWB)技术始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术，利用频谱极宽的超短脉冲进行通信，又称为基带通信、无载波通信，主要用于军用雷达、定位和通信系统中。2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)向超宽带通信开放了 3.lGHz-10.6GHz频段，并批准了UWB技术用于民用。由于具有传输速率高、抗多径能力强、功耗低、成本低、穿透能力强、低截获概率、与现有其他无线通信系统共享频谱等特点，UWB技术得到了迅猛的发展。超宽带天线作为超宽带无线通信系统的关键部件，成为了研究的重点之一，上世纪90年代，随着各种宽带天线设计技术和非频变天线设计理论的提出，就出现了平面双锥天线、对数周期天线等宽频带天线，然而，如今的电子产品大都往小型化的方向发展，因此也亟需一种体积小、结构紧凑同时易于集成的超宽带天线。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的上述问题，本实用新型提供一种体积小、结构紧凑同时易于集成的UWB印刷偶极子天线。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案。
[0005]一种UWB印刷偶极子天线，包括用于辐射信号的天线振子和用于将输入信号等幅异相分配到超宽带范围内的功分器，天线振子与功分器连接，天线振子和功分器均印制于基板。
[0006]其中，所述功分器包括设置于基板顶面的信号输入微带线、信号输出微带线和设置于基板底面用于耦合信号的接地板。
[0007]其中，所述信号输入微带线包括均为矩形的输入部、耦合部和调整部，输入部、耦合部和调整部依次连接，输入部和调整部均与耦合部垂直，所述信号输出微带线与所述耦合部平行。
[0008]其中，所述接地板为矩形覆铜，接地板设置有两个除去覆铜的凹字形的凹槽和一条除去覆铜的槽线，每个凹字形的凹槽包括两个矩形的侧部和一个矩形的底部，两个凹字形的凹槽的底部相邻且互相平行，两个凹字形的凹槽的底部通过槽线连通，两个凹字形的凹槽的底部和槽线组合呈“工”字形。
[0009]其中，所述接地板的槽线垂直于信号输出微带线和信号输入微带线的耦合部，信号输出微带线和信号输入微带线的耦合部分别与接地板的槽线组合呈T字形。
[0010]其中，天线振子有两个，每个天线振子包括一个椭圆振子，两个天线振子分别与信号输出微带线的两端连接。
[0011]其中，所述基板为FR4基板，以垂直于信号输出微带线的方向为长，以平行于信号输出微带线的方向为宽，基板宽31mm,长16mm,厚0.8mm,所述输入部宽1.5mm, I禹合部长1.5mm,宽4.0lmm,调整部长5mm,所述信号输出微带线长Imm,接地板宽12mm,长16mm,凹槽的侧部宽2.8mm,长2.5mm,凹槽的底部宽6mm,长Imm,槽线宽Imm,长1.3mm。
[0012]其中，椭圆振子短轴半径为2mm，轴比为1.6。
[0013]本实用新型的有益效果为:利用微带线-槽线T形结的电磁耦合机理，通过对微带线和接地板上的槽线和凹槽的合理设计，实现了电磁波在微带线与槽线之间的宽频带耦合，本天线覆盖了超宽带无线通信的工作频段。本天线体积小、结构紧凑，易于与其他电路集成。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的天线的结构示意图。
[0015]图2为本实用新型的天线的基板顶面的结构示意图。
[0016]图3为本实用新型的天线的基板底面的结构示意图。
[0017]图4为耦合部和槽线构成的T形结的示意图。
[0018]图5为信号输出微带线和槽线构成的T形结的示意图。
[0019]图6为本实用新型的天线的基板顶面各部件的尺寸示意图。
[0020]图7为本实用新型的天线的基板底面各部件的尺寸示意图。
[0021]附图标记包括:信号输入微带线1、输入部11、耦合部12、调整部13、信号输出微带线2、接地板3、凹槽31、底部311、侧部312、槽线32、椭圆振子4。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
[0023]本实用新型的天线为印刷天线，天线印制在FR4基板上，本天线包括用于辐射信号的天线振子和用于将输入信号等幅异相分配到超宽带范围内的功分器，天线振子与功分器连接，如图1所示，功分器包括设置于基板顶面的信号输入微带线1、信号输出微带线2和设置于基板底面用于耦合信号的接地板3，本天线包括两个天线振子，每个天线振子包括一个椭圆振子4，两个天线振子分别连接于信号输出微带线2的两端。
[0024]如图2所示，信号输入微带线1、信号输出微带线2和天线振子设置在基板顶面，信号输入微带线I为弯折的微带开路线，其包括均为矩形的输入部11、耦合部12和调整部13，输入部11、耦合部12和调整部13依次连接，输入部11和调整部13均与耦合部12垂直，信号输入微带线I呈希腊字母“ H ”状，信号输出微带线2与所述耦合部12平行，两个天线振子分别连接于信号输出微带线2的两端，信号输入微带线I为一整块经刻蚀成型的覆铜，信号输出微带线2和天线振子为一整块经刻蚀成型的覆铜。如图3所示，接地板3设置于基板底面，接地板3为矩形覆铜，接地板3设置有两个除去覆铜的凹字形的凹槽31和一条除去覆铜的槽线32，每个凹字形的凹槽31包括两个矩形的侧部312和一个矩形的底部311，两个凹字形的凹槽31的底部311相邻且互相平行，两个凹字形的凹槽31的底部311通过槽线32连通，两个凹字形的凹槽31的底部311和槽线32组合呈“工”字形。如图4和图5所示，基板底面接地板3的槽线32横跨基板顶面信号输入微带线I的耦合部12和信号输出微带线2之间的缝隙，槽线32垂直于信号输出微带线2和信号输入微带线I的耦合部12。如图4所示，信号输入微带线I的耦合部12与槽线32组合呈“Τ”字形，它们构成一个T形结；如图5所示，信号输出微带线2与槽线32组合也呈“T”字形，它们构成另一个T形结。
[0025]本天线工作时，信号从信号输入微带线I的输入部11输入，信号到达耦合部12，利用耦合部12和槽线32构成的T形结，信号从耦合部12传输给接地板3的槽线32，信号在槽线32上传输一段距离后，利用信号输出微带线2与槽线32的T形结，信号从槽线32传输到信号输出微带线2，最后信号输出微带线2将信号输出给天线振子，信号在这个流动过程中实现了从非平衡信号到平衡信号的转换，信号输出微带线2两端输出给天线振子的是两路等幅异相的信号。调整部13长度和宽度均比耦合部12大，调整部13可等效为与耦合部12端接的一个容性器件，当电磁波信号从耦合部12传输到槽线32时，调整部13可以起到调整匹配、减小反射的作用；与槽线32两端连接的两个凹字形的凹槽31可等效为两个感性器件，当电磁波信号从槽线32传输到信号输出微带线2时，合适的凹槽31的位置和尺寸可以减小信号的反射，提高耦合的效率。
[0026]通过多次实验与仿真，得出一组本实用新型的天线各部件的尺寸的最佳数据，基板为FR4基板，如图6和图7所示，以垂直于信号输出微带线的方向为长，以平行于信号输出微带线的方向为宽，基板长LI为31mm,宽Wl为16mm,厚0.8mm ;信号输入微带线I的输入部11宽W2为1.5臟，耦合部12长L3为1.5mm，宽W3为4.01mm，调整部13长L4为5mm，所述信号输出微带线2长L5为Imm,椭圆振子4短轴半径R为2mm,轴比为1.6 ;接地板3宽W6为12_，长L6为16_，凹槽31的侧部312宽W7为2.8mm,长L7为2.5mm,凹槽31的底部311宽W8为6mm，长L8为1mm，槽线32宽W9为1mm，长L9为1.3mm。
[0027]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.一种UWB印刷偶极子天线，其特征在于:包括用于辐射信号的天线振子和用于将输入信号等幅异相分配到超宽带范围内的功分器，天线振子与功分器连接，天线振子和功分器均印制于基板。
2.根据权利要求1所述的一种UWB印刷偶极子天线，其特征在于:所述功分器包括设置于基板顶面的信号输入微带线、信号输出微带线和设置于基板底面用于耦合信号的接地板。
3.根据权利要求2所述的一种UWB印刷偶极子天线，其特征在于:所述信号输入微带线包括均为矩形的输入部、耦合部和调整部，输入部、耦合部和调整部依次连接，输入部和调整部均与耦合部垂直，所述信号输出微带线与所述耦合部平行。
4.根据权利要求3所述的一种UWB印刷偶极子天线，其特征在于:所述接地板为矩形覆铜，接地板设置有两个除去覆铜的凹字形的凹槽和一条除去覆铜的槽线，每个凹字形的凹槽包括两个矩形的侧部和一个矩形的底部，两个凹字形的凹槽的底部相邻且互相平行，两个凹字形的凹槽的底部通过槽线连通，两个凹字形的凹槽的底部和槽线组合呈“工”字形。
5.根据权利要求4所述的一种UWB印刷偶极子天线，其特征在于:所述接地板的槽线垂直于信号输出微带线和信号输入微带线的耦合部，信号输出微带线和信号输入微带线的耦合部分别与接地板的槽线组合呈T字形。
6.根据权利要求2所述的一种UWB印刷偶极子天线，其特征在于:天线振子有两个，每个天线振子包括一个椭圆振子，两个天线振子分别与信号输出微带线的两端连接。
7.根据权利要求4所述的一种UWB印刷偶极子天线，其特征在于:所述基板为FR4基板，以垂直于信号输出微带线的方向为长，以平行于信号输出微带线的方向为宽，基板宽31mm,长16mm,厚0.8mm,所述输入部宽1.5mm,稱合部长1.5mm,宽4.0lmm,调整部长5mm,所述信号输出微带线长1臟，接地板宽12mm,长16mm,凹槽的侧部宽2.8mm,长2.5mm,凹槽的底部宽6mm,长Imm,槽线宽1mm，长1.3mm。
8.根据权利要求6所述的一种UWB印刷偶极子天线，其特征在于:椭圆振子短轴半径为2mm,轴比为1.6。
【文档编号】H01Q1/38GK203386890SQ201320354816
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2013年6月20日
【发明者】陈琼, 李秀平, 王善进 申请人:东莞理工学院