超宽带圆极化天线及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种超宽带圆极化天线及电子设备。


背景技术：

2.近年来，超宽带(uwb)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。而uwb不同于传统的通信技术，它通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输的。由于脉冲时间宽度极短，因此可以实现频谱上的超宽带：使用的带宽在500mhz以上。
3.随着对这一技术的不断深入研究，对天线的设计也有了新的认识，与传统的天线不一样，uwb天线更加关注天线的轴比和相位的稳定性，天线轴比是衡量天线圆极化的关键指标。在uwb通信系统中，天线的圆极化特性越好，发射天线和接收天线在系统中的匹配程度越高，系统通信能力越好，因此，如何提升天线的圆极化特性，增加天线带宽成为有待解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种超宽带圆极化天线及电子设备，可增加天线带宽。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种超宽带圆极化天线，包括介质基板、辐射体和馈电线，所述介质基板包括相对的第一面和第二面，所述辐射体设置于所述第一面上，所述馈电线设置于所述第二面上；所述辐射体上设有缝隙，所述馈电线与所述缝隙耦合。
6.进一步地，还包括匹配枝节，所述匹配枝节与所述馈电线连接。
7.进一步地，所述匹配枝节为开路枝节。
8.进一步地，所述辐射体的形状为多边形。
9.进一步地，所述辐射体的形状为八边形、正方形或四个角为圆角的正方形。
10.进一步地，所述缝隙位于所述辐射体的中间位置。
11.进一步地，所述缝隙的形状为矩形或十字形，矩形缝隙的长宽不同，十字形缝隙的两条相互垂直的缝隙分支的长度不同。
12.本实用新型还提出了一种电子设备，包括如上所述的超宽带圆极化天线。
13.本实用新型的有益效果在于：通过在辐射体上开设缝隙，可通过缝隙耦合的方式进行馈电，可以产生多种缝隙辐射模式，多种缝隙辐射模式产生的谐振相互叠加，可以增加天线带宽，并且可产生圆极化波，实现圆极化天线；当圆极化天线作为接收天线时，可以很好地解决发射天线和接收天线极化失配的问题，有效地减少能量损失，增加通信传输距离，具有稳定的天线相位，提升测角的精准度，可加天线轴比带宽，提升天线的圆极化特性；同时，结构工艺简单，便于加工生产。
附图说明
14.图1为本实用新型实施例一的一种超宽带圆极化天线的结构示意图；
15.图2为本实用新型实施例一的天线端口的反射仿真系数图，
16.图3为本实用新型实施例一的天线在6.5ghz时的lhcp和rhcp辐射方向图；
17.图4为本实用新型实施例一的天线在8ghz时的lhcp和rhcp辐射方向图，
18.图5为本实用新型实施例一的天线增益变化曲线图，
19.图6为本实用新型实施例一的天线在工作频段内的轴比变化曲线图。
20.标号说明：
21.1、介质基板；2、辐射体；3、馈电线；4、缝隙；5、匹配枝节。
具体实施方式
22.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
23.请参阅图1，一种超宽带圆极化天线，包括介质基板、辐射体和馈电线，所述介质基板包括相对的第一面和第二面，所述辐射体设置于所述第一面上，所述馈电线设置于所述第二面上；所述辐射体上设有缝隙，所述馈电线与所述缝隙耦合。
24.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：可加天线带宽，提升天线的圆极化特性。
25.进一步地，还包括匹配枝节，所述匹配枝节与所述馈电线连接。
26.进一步地，所述匹配枝节为开路枝节。
27.由上述描述可知，通过在馈电线上设置匹配枝节，可匹配天线性能。
28.进一步地，所述辐射体的形状为多边形。
29.进一步地，所述辐射体的形状为八边形、正方形或四个角为圆角的正方形。
30.进一步地，所述缝隙位于所述辐射体的中间位置。
31.进一步地，所述缝隙的形状为矩形或十字形，矩形缝隙的长宽不同，十字形缝隙的两条相互垂直的缝隙分支的长度不同。
32.从上述描述可知，以形成相位差为90
°
的电流，从而形成圆极化波。
33.本实用新型还提出了一种电子设备，包括如上所述的超宽带圆极化天线。
34.实施例一
35.请参照图1-6，本实用新型的实施例一为：一种超宽带圆极化天线，主要放置于通信系统中的anchor端，作为接收天线。
36.如图1所示，包括介质基板1、辐射体2和馈电线3，介质基板1包括相对的第一面和第二面，辐射体2设置于第一面上，馈电线3设置于第二面上，即辐射体2和馈电线3分别位于介质基板1的正反面上；辐射体2的中间位置处开设有缝隙4，馈电线3与缝隙4耦合，即本实施例的天线通过缝隙耦合的方式进行馈电。具体地，馈电线3在辐射体2上的投影与缝隙4相交。其中，介质基板1可为pcb板，辐射体3的材质为金属。
37.进一步地，馈电线3上设有一个匹配枝节5，用于匹配天线性能。本实施例中，匹配枝节5为开路枝节。
38.本实施例中，辐射体2的形状为八边形。在其他可选的实施例中，辐射体2的形状可
以为正方形或四个角为圆角的正方形，还可以为其他多边形。
39.本实施例中，缝隙4的形状为十字形，十字形缝隙由垂直的两条缝隙分支构成，两条缝隙分支的长度不同。在其他可选的实施例中，缝隙4的形状可以为矩形，矩形缝隙的长宽不同。通过设置长短不同的缝隙，以形成相位差为90
°
的电流，从而形成圆极化波。
40.本实施例中，位于介质基板1第二面上的馈电线3呈l型，l型馈电线由垂直的两条馈线段构成，两条馈线段的长度方向分别与十字形缝隙的两条缝隙分支的长度方向平行。在其他实施例中，若缝隙的形状为矩形，则两条馈线段的长度方向分别与矩形缝隙的长度方向和宽度方向平行。
41.通过在金属辐射体的中间开设矩形或十字形的缝隙，可以产生圆极化波，而圆极化波可以分解成以相位相差90
°
的垂直水平线极化波，使得圆极化信号可以被各种线极化天线接收。
42.若发射天线和接收天线极化不匹配，会造成能量损失，影响通信传输距离，极化适配失配还会造成天线的相位差异，引起测角偏差。而本实施例中，将圆极化天线作为接收天线，无论tag端天线是圆极化天线还是线极化天线，都可以与tag端天线进行极化匹配，从而可以很好地解决发射天线和接收天线极化失配的问题，有效地减少能量损失，增加通信传输距离，具有稳定的天线相位，提升uwb测试系统的测角精度。
43.本实施例的天线可采用最常用的pcb板材，双面覆铜加工，结构工艺简单，取材方便，适合生产加工。
44.图2为本实施例的天线端口的反射仿真系数图；图3为本实施例的天线在6.5ghz时的lhcp和rhcp辐射方向图；图4为本实施例的天线在8ghz时的lhcp和rhcp辐射方向图；图5为本实施例的天线的增益变化曲线图；图6为本实施例的天线在工作频段内的ar(axial ratio，轴比)变化曲线图；从图2-6中可以看出，本实施例的天线具有很宽的轴比带宽。
45.综上所述，本实用新型提供的一种超宽带圆极化天线及电子设备，通过在金属辐射体的中间开设长宽不同的矩形缝隙或长短不同的十字形的缝隙，可以形成相位差为90
°
的电流，从而产生圆极化波，实现圆极化天线，并且可以产生多种缝隙辐射模式，多种缝隙辐射模式产生的谐振相互叠加，可以增加天线带宽；通过将圆极化天线作为接收天线，可以很好地解决发射天线和接收天线极化失配的问题，有效地减少能量损失，增加通信传输距离，具有稳定的天线相位，提升测角的精准度，可加天线轴比带宽，提升天线的圆极化特性；同时，结构工艺简单，便于加工生产。
46.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。