一种新型超宽带平面单极子天线的制作方法

本发明属于无线通讯的技术领域，尤其涉及一种新型超宽带平面单极子天线。

背景技术：

超宽带技术因具有传输速率高、功耗低、分辨率高等优点，广泛应用于雷达遥感和军事通信领域。自2002年美国联邦通信委员会(fcc)将3.1～10.6ghz的超宽带频带划分到民用通信领域后，超宽带技术更是引起了学术界和商业界的重点关注。超宽带天线作为系统的核心部件，其性能的好坏直接影响着整个系统的传输质量。

微带天线具有体积小、成本低和结构简单等优点，今年来得到了业界的广泛应用。随着技术的进步，微带天线已在包括无线局域网和高精度定位等多个领域得到了应用。

在参考文献“experimentalstudyofaprintedultra-widebandmodifiedcircularmonopoleantenna.kundus.microwopttechnollett.2019；1–6.”提出了一种圆盘单极子超宽带天线，天线采用共面波导馈电，可以实现3.1-20ghz的工作带宽，但物理尺寸较大，不易于集成。

技术实现要素：

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种结构简单、尺寸小、性能稳定的新型超宽带平面单极子天线，辐射特性好，抗干扰能力强且在通带频段内具有全向辐射的特性。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种新型超宽带平面单极子天线，包括介质基板、辐射贴片、微带馈线和截短接地板，所述辐射贴片和微带馈线均印制在所述介质基板的正面，所述截短接地板印制在所述介质基板的背面；

所述辐射贴片为采用等边三角形和两个半圆形结合的结构；

所述微带馈线与所述辐射贴片的底部相连接，并相对应的重叠在所述截短接地板的开槽上；

所述截短接地板的顶部两侧形成有对称设置的切角部。

由上，本发明的新型超宽带平面单极子天线采用三角形与半圆形相结合的结构作为辐射贴片，实现了超宽带天线的小型化，结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强。

作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的新型超宽带平面单极子天线进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述辐射贴片关于所述介质基板的中轴线对称，且所述等边三角形与关于介质基板的中轴线对称的两个半圆形紧密结合在一起。

在本发明的一个实施例中，所述截短接地板的开槽位于截短接地板的中上部，并位于所述微带馈线的正下方，且该开槽的宽度大于所述微带馈线的宽度；所述开槽的长度为5-7mm。

另外，在本发明的具体实施例方式中，所述等边三角形的边长为16.6mm，所述半圆形的半径为7.2-7.6mm。

在本发明的一个实施例中，所述微带馈线为特性阻抗为50ω的微带馈线，所述微带馈线的长度为17-18mm，其宽度为2.6mm。

作为上述技术方案的改进，所述截短接地板的切角部的水平长度为10-11mm，切角部的竖直长度为10-11mm。

由上，采用截短接地板结构，并在接地板顶部两侧切除三角形边角、中上部开矩形槽，该结构可产生渐变谐振特性，使天线从一个谐振模式到另一谐振模式产生平稳过渡，从而进一步提高天线性能。

在本发明的一个实施例中，所述介质基板的厚度为1.6mm，介质基板的长度和宽度分别为30mm和30mm。

由上，采用平面化结构，尺寸较小，结构紧凑，便于实现与射频前端电路的集成。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明优选实施例的新型超宽带平面单极子天线的结构图；

图2是本发明的新型超宽带平面单极子天线的正面结构图；

图3是本发明的新型超宽带平面单极子天线的背面结构图；

图4是本发明的新型超宽带平面单极子天线的回波损耗曲线图；

图5是本发明的新型超宽带平面单极子天线的电压驻波比曲线图；

图6a和图6b是本发明的新型超宽带平面单极子天线在不同频点的辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-6所示，本发明的新型超宽带平面单极子天线包括介质基板10、辐射贴片20、微带馈线30和截短接地板40，该辐射贴片20和微带馈线30印制在介质基板10的正面，截短接地板40印制在所述介质基板10的背面。所述辐射贴片20为采用等边三角形21和两个半圆形22结合的结构。

在本发明的较佳实施例中，辐射贴片20关于所述介质基板10的中轴线对称，且等边三角形21与位于等边三角形21两侧且关于介质基板10的中轴线对称的两个相同大小的半圆形22紧密结合在一起，等边三角形21的边长为16.6mm，所述半圆形22的半径为7.2-7.6mm。

辐射贴片20的底部与特性阻抗为50ω的微带馈线30相连，所述微带馈线30的长度为17-18mm，其宽度为2.6mm。

带有两侧切角部41和开槽42的截短接地板40印制在介质基板10背面的下侧，微带馈线30位于介质基板10的正面，其位置与介质基板10背面上的截短接地板40的开槽42的位置相对应，并重叠在所述截短接地板40的开槽42的正上方，两侧切角部41的位置如图3所示，其中两个切角部41对称设置，切角部41呈直角三角形，可理解地，该切角部41也可以为弧形切角或其它形状等。切角部41的水平长度为10-11mm，切角部41的竖直长度为10-11mm，优选地，切角部41的水平长度为11mm，竖直长度为11mm。

截短接地板40的开槽42的位置如图3所示，开槽42位于截短接地板40的中上部，并位于所述微带馈线30的正下方，该开槽42的宽度大于所述微带馈线30的宽度，其宽度为3mm，所述开槽42的长度为5-7mm，其中开槽42的长度优选为6mm。采用如上截短接地板40的结构可产生渐变谐振特性，使天线从一个谐振模式到另一谐振模式产生平稳过渡，从而进一步提高天线的性能。

本实施例中的超宽带平面单极子天线印制在长、宽、厚分别为30mm、30mm、1.6mm的fr4环氧树脂材料的介质基板10上，介质基板10的相对介电常数为4.4，介电损耗正切值为0.024。

为了进一步说明本发明的新型超宽带平面单极子天线良好的性能，利用电磁仿真软件hfss对本发明进行了射频特性的建模仿真。

参见图4，本发明的超宽带天线回波损耗小于-10db的带宽为1.9-11.1ghz，完全满足fcc规定的超宽带频带范围。

参见图5，本发明的超宽带天线电压驻波比小于1.5的带宽为2.1-10.5ghz，小于2的带宽为1.8-11.3ghz。

参见图6，提供了本发明实施例中超宽带天线在3ghz、6ghz、8ghz时的辐射方向图。由图6(a)可知，天线的e面方向图呈现形状为“8”字的定向辐射，由图6(b)可知，天线h面方向图近似圆形，呈现全向辐射特性，该天线在整个通带频段内均具有较好的全向辐射特性。

以上仿真分析表明，本发明天线的带宽为1.9-11.1ghz，工作带宽完全满足3.1-10.6ghz的超宽带频段范围，且在通带频段内具有全向辐射特性，使得该天线具有更大的实用价值。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。