UWB天线、UWB定位标签及室内定位系统的制作方法

本申请涉及uwb(ultrawideband，超带宽)定位领域，具体而言，涉及一种uwb天线、uwb定位标签及室内定位系统。

背景技术：

uwb技术是一种利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无载波通信技术，近年来通常被人们用于室内定位中，并能提供高精度的定位效果。而在uwb定位场景中，通常是通过在建筑室内布置数个已知坐标的定位基站，需要定位的物体上携带有定位标签，定位标签会按照一定频率发射脉冲，不断和几个基站进行测距，从而通过测距算法确定出定位标签的位置。其中，对定位标签而言，uwb天线便是一项重要组成部分，但是现有使用在定位标签上的uwb天线结构复杂，尺寸较大，辐射损耗大，整体的辐射效率低，造价昂贵。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种uwb天线、uwb定位标签及室内定位系统，其具有体积小、成本低廉、辐射效率高的特点，能够进一步满足uwb定位市场需求。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供一种超带宽uwb天线，所述uwb天线包括介质基板、辐射单元贴片、馈电贴片及接地面贴片；

所述辐射单元贴片与所述馈电贴片印刷在所述介质基板的第一平面上，其中所述辐射单元贴片渐变地连接所述馈电贴片；

所述接地面贴片印刷在所述介质基板的与所述第一平面相对的第二平面上，并与所述馈电贴片连接；

所述接地面贴片的与所述辐射单元贴片对应的位置处开设有一开槽结构，以通过所述开槽结构对所述辐射单元贴片进行频率陷波。

在可选的实施方式中，所述辐射单元贴片包括辐射贴片段及渐变贴片段，其中所述辐射贴片段与所述馈电贴片均为条形结构，所述渐变贴片段为梯形结构；

所述渐变贴片段的上底边与所述辐射贴片段的一端连接，所述渐变贴片段的下底边与所述馈电贴片的一端连接，其中所述渐变贴片段的上底边长度小于下底边长度，所述辐射贴片段的长度延伸方向与所述馈电贴片的长度延伸方向平行。

在可选的实施方式中，所述馈电贴片远离所述渐变贴片段的一端紧贴所述介质基板的侧面延伸，并与所述接地面贴片直接连接。

在可选的实施方式中，所述介质基板的同时与所述接地面贴片及所述馈电贴片对应的位置处开设有连接孔，所述接地面贴片通过焊接在所述连接孔内的同轴线与所述馈电贴片连接。

在可选的实施方式中，所述开槽结构在所述接地面贴片中的位置正对着所述辐射贴片段。

在可选的实施方式中，所述开槽结构的形状为j型，所述开槽结构的勾状镂空结构位于所述接地面贴片内部，所述开槽结构的与勾状镂空结构垂直连通的条状镂空结构位于所述接地面贴片边缘位置，所述条状镂空结构的长度延伸方向与所述辐射贴片段的长度延伸方向平行。

在可选的实施方式中，所述辐射单元贴片与所述馈电贴片均采用微带线制成，其中所述馈电贴片的阻抗为50欧姆。

在可选的实施方式中，所述介质基板采用fr-4材料或聚四氟乙烯材料制成。

第二方面，本实用新型实施例提供一种uwb定位标签，所述定位标签包括标签外壳及前述实施方式中任意一项所述的uwb天线，所述uwb天线设置在所述标签外壳内，并安装在所述标签外壳的外壳边框上。

第三方面，本实用新型实施例提供一种室内定位系统，所述室内定位系统包括多个定位基站及至少一个前述实施方式所述的uwb定位标签，其中多个所述定位基站安置在目标建筑室内的不同位置处；

所述定位基站用于接收所述uwb定位标签广播发送的定位射频信号，并确定该uwb定位标签在目标建筑室内的位置信息。

本申请实施例的有益效果是：

本申请通过将辐射单元贴片与馈电贴片印刷在介质基板的第一平面上，并使辐射单元贴片渐变地连接馈电贴片，以保证辐射单元贴片与馈电贴片阻抗匹配，而后通过将接地面贴片印刷在介质基板的与第一平面相对的第二平面上，并使接地面贴片与馈电贴片连接，以实现馈电贴片的馈电接地功能，从而保证得到的uwb天线属于体积小且成本低廉的印刷板天线。此外，本申请通过在接地面贴片的与辐射单元贴片对应的位置处开设有一开槽结构，使接地面贴片在实现其接地功能的同时，也能对辐射单元贴片进行频率陷波，从而确保得到的uwb天线具有较高的辐射效率。由此，本申请提供的uwb天线能够进一步满足uwb定位市场需求。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种uwb天线的结构示意图之一；

图2为本申请实施例提供的第一种uwb天线的结构示意图之二；

图3为本申请实施例提供的第二种uwb天线的结构示意图之一；

图4为本申请实施例提供的第二种uwb天线的结构示意图之二；

图5为本申请实施例提供的室内定位系统的系统组成示意图。

图标：10-uwb天线；11-辐射单元贴片；12-馈电贴片；13-介质基板；131-第一平面；132-第二平面；15-接地面贴片；151-开槽结构；111-辐射贴片段；112-渐变贴片段；133-同轴线；152-勾状镂空结构；153-条状镂空结构；20-uwb定位标签；30-室内定位系统；31-定位基站。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

可选地，请结合参照图1及图2，其中图1是本申请实施例提供的第一种uwb天线10的结构示意图之一，图2是本申请实施例提供的第一种uwb天线10的结构示意图之二。在本申请实施例中，本申请提供的图1及图2所示的第一种uwb天线10具有体积小、成本低廉、辐射效率高的特点，能够进一步满足uwb定位市场需求。其中，本申请提供的第一种uwb天线10包括介质基板13、辐射单元贴片11、馈电贴片12及接地面贴片15。

在本实施例中，所述介质基板13包括相对设置的第一平面131及第二平面132。所述辐射单元贴片11与所述馈电贴片12印刷在所述介质基板13的第一平面131上，其中所述辐射单元贴片11用于实现所述uwb天线10的信号辐射功能，所述馈电贴片12用于实现对所述uwb天线10的馈电功能，所述辐射单元贴片11渐变地连接所述馈电贴片12，以确保所述辐射单元贴片11与所述馈电贴片12阻抗匹配。

其中，所述辐射单元贴片11包括辐射贴片段111及渐变贴片段112，所述辐射贴片段111与所述馈电贴片12均为条形结构，所述渐变贴片段112为梯形结构。所述渐变贴片段112的上底边与所述辐射贴片段111的一端连接，所述渐变贴片段112的下底边与所述馈电贴片12的一端连接，其中所述渐变贴片段112的上底边长度小于下底边长度，所述辐射贴片段111的长度延伸方向与所述馈电贴片12的长度延伸方向平行。在本实施例的一种实施方式中，所述渐变贴片段112的上底边尺寸与所述辐射贴片段111的宽度尺寸匹配，所述渐变贴片段112的下底边尺寸与所述馈电贴片12的宽度尺寸匹配。

在本实施例中，所述接地面贴片15印刷在所述介质基板13的与所述第一平面131相对的第二平面132上，并与所述馈电贴片12连接，用以实现对所述馈电贴片12的馈电接地功能。

其中，在图1及图2所示的第一种uwb天线10中，所述馈电贴片12远离所述渐变贴片段112的一端紧贴所述介质基板13的侧面延伸，并与所述接地面贴片15直接连接。

在本实施例中，所述接地面贴片15的与所述辐射单元贴片11对应的位置处开设有一开槽结构151，以通过所述开槽结构151对所述辐射单元贴片11进行频率陷波。其中，所述开槽结构151可用于对所述辐射单元贴片11所负责的射频信号频率之外的信号频率进行陷波处理，以提升所述uwb天线10的辐射效率。

在本实施例的一种实施方式中，所述开槽结构151在所述接地面贴片15中的位置正对着所述辐射单元贴片11所包括的辐射贴片段111。

此时，所述开槽结构151的形状可以为j型结构。所述开槽结构151包括勾状镂空结构152及条状镂空结构153，其中所述勾状镂空结构152与所述条状镂空结构153连通，所述勾状镂空结构152上与所述条状镂空结构153连通的镂空延伸方向与所述条状镂空结构153的长度延伸方向垂直。

所述开槽结构151的勾状镂空结构152位于所述接地面贴片15内部，所述开槽结构151的与勾状镂空结构152连通的条状镂空结构153位于所述接地面贴片15边缘位置，所述条状镂空结构153的长度延伸方向与所述辐射贴片段111的长度延伸方向平行，用以确保所述开槽结构151得以对所述辐射单元贴片11中起到信号辐射功能的辐射贴片段111进行频率陷波。

在本申请实施例中，为确保所述第一种uwb天线10能够具有体积小、成本低廉、辐射效率高的特点，所述第一种uwb天线10中的辐射单元贴片11与所述馈电贴片12均采用微带线制成，其中所述馈电贴片12的阻抗为50欧姆，所述介质基板13采用耐燃材料等级为fr-4的材料或聚四氟乙烯材料制成。

其中，所述第一种uwb天线10通过在介质基板13上印制辐射单元贴片11、馈电贴片12及接地面贴片15的方式，确保该uwb天线10属于体积小且成本低廉的印刷板天线。

同时，所述第一种uwb天线10也通过所述接地面贴片15上开设的开槽结构151，对辐射单元贴片11进行频率陷波，从而确保得到的该uwb天线10也具有较高的辐射效率，进而保证该uwb天线10能够进一步满足uwb定位市场需求。

可选地，请参照图3及图4，其中图3是本申请实施例提供的第二种uwb天线10的结构示意图之一，图4是本申请实施例提供的第二种uwb天线10的结构示意图之二。在本申请实施例中，本申请提供的图3及图4所示的第二种uwb天线10与上述第一种uwb天线10相比，所述第二种uwb天线10也具有介质基板13、辐射单元贴片11、馈电贴片12及接地面贴片15，但第二种uwb天线10与第一种uwb天线10各自的馈电贴片12和接地面贴片15之间的连接方式不同。

在本实施例中，所述第二种uwb天线10所对应的馈电贴片12和接地面贴片15之间的连接方式可采用过孔焊接方式实现。

其中，在所述第二种uwb天线10中，所述介质基板13的同时与所述接地面贴片15及所述馈电贴片12对应的位置处开设有连接孔，所述接地面贴片15通过焊接在所述连接孔内的同轴线133与所述馈电贴片12连接，以充分利用所述介质基板13的空间结构。

可以理解的是，所述第二种uwb天线10所包括的介质基板13、辐射单元贴片11、馈电贴片12及接地面贴片15的安装方式也与所述第一种uwb天线10相同。

针对所述第二种uwb天线10中的辐射单元贴片11及馈电贴片12，所述第二种uwb天线10中的所述辐射单元贴片11与所述馈电贴片12印刷在所述介质基板13的第一平面131上，所述辐射单元贴片11渐变地连接所述馈电贴片12，以确保所述辐射单元贴片11与所述馈电贴片12阻抗匹配。

其中，所述辐射单元贴片11包括辐射贴片段111及渐变贴片段112，所述辐射贴片段111与所述馈电贴片12均为条形结构，所述渐变贴片段112为梯形结构。所述渐变贴片段112的上底边与所述辐射贴片段111的一端连接，所述渐变贴片段112的下底边与所述馈电贴片12的一端连接，其中所述渐变贴片段112的上底边长度小于下底边长度，所述辐射贴片段111的长度延伸方向与所述馈电贴片12的长度延伸方向平行。

针对所述第二种uwb天线10中的接地面贴片15，所述第二种uwb天线10中的接地面贴片15印刷在所述介质基板13的与所述第一平面131相对的第二平面132上，并与所述馈电贴片12连接，用以实现对所述馈电贴片12的馈电接地功能。

其中，所述第二种uwb天线10中的接地面贴片15的与所述辐射单元贴片11对应的位置处开设有一开槽结构151，以通过所述开槽结构151对所述辐射单元贴片11进行频率陷波。在本实施例的一种实施方式中，所述第二种uwb天线10中的开槽结构151在所述接地面贴片15中的位置也正对着所述辐射单元贴片11所包括的辐射贴片段111。

此时，所述第二种uwb天线10中的开槽结构151的形状可以为j型结构。所述开槽结构151包括勾状镂空结构152及条状镂空结构153，其中所述勾状镂空结构152与所述条状镂空结构153连通，所述勾状镂空结构152上与所述条状镂空结构153连通的镂空延伸方向与所述条状镂空结构153的长度延伸方向垂直。

所述开槽结构151的勾状镂空结构152位于所述接地面贴片15内部，所述开槽结构151的与勾状镂空结构152连通的条状镂空结构153位于所述接地面贴片15边缘位置，所述条状镂空结构153的长度延伸方向与所述辐射贴片段111的长度延伸方向平行，用以确保所述开槽结构151得以对所述辐射单元贴片11中起到信号辐射功能的辐射贴片段111进行频率陷波。

在本申请实施例中，为确保所述第二种uwb天线10能够具有体积小、成本低廉、辐射效率高的特点，所述第二种uwb天线10中的辐射单元贴片11与所述馈电贴片12也均采用微带线制成，其中所述馈电贴片12的阻抗为50欧姆，所述介质基板13采用耐燃材料等级为fr-4的材料或聚四氟乙烯材料制成。

其中，所述第二种uwb天线10通过在介质基板13上印制辐射单元贴片11、馈电贴片12及接地面贴片15的方式，确保该uwb天线10属于体积小且成本低廉的印刷板天线。

同时，所述第二种uwb天线10也通过所述接地面贴片15上开设的开槽结构151，对辐射单元贴片11进行频率陷波，从而确保得到的该uwb天线10也具有较高的辐射效率，进而保证该uwb天线10能够进一步满足uwb定位市场需求。

在本申请中，上述第一种uwb天线10与上述第二种uwb天线10的整体厚度可因介质基板13的厚度被配置为1.6mm，上述第一种uwb天线10与上述第二种uwb天线10的长宽尺寸也可因采用微带线制备贴片的因素被配置为6mm*32mm，以保证uwb天线10具有超小型的尺寸，方便安装在标签的边框上，并充分利用标签外壳的边框空间，不占用标签外壳内部空间，有利于标签小型化设计。

在本申请中，本申请提供一种uwb定位标签20，所述uwb定位标签20包括标签外壳及上述的uwb天线10，所述uwb天线10设置在所述标签外壳内，并安装在所述标签外壳的外壳边框上。

可选地，请参照图5，图5是本申请实施例提供的室内定位系统30的系统组成示意图。在本申请实施例中，所述室内定位系统30包括多个定位基站31及至少一个上述的uwb定位标签20，其中多个所述定位基站31安置在目标建筑室内的不同位置处。所述定位基站31用于接收所述uwb定位标签20广播发送的定位射频信号，并确定该uwb定位标签20在目标建筑室内的位置信息。

综上所述，在本申请实施例提供的uwb天线、uwb定位标签及室内定位系统中，本申请通过将辐射单元贴片与馈电贴片印刷在介质基板的第一平面上，并使辐射单元贴片渐变地连接馈电贴片，以保证辐射单元贴片与馈电贴片阻抗匹配，而后通过将接地面贴片印刷在介质基板的与第一平面相对的第二平面上，并使接地面贴片与馈电贴片连接，以实现馈电贴片的馈电接地功能，从而保证得到的uwb天线属于体积小且成本低廉的印刷板天线。此外，本申请通过在接地面贴片的与辐射单元贴片对应的位置处开设有一开槽结构，使接地面贴片在实现其接地功能的同时，也能对辐射单元贴片进行频率陷波，从而确保得到的uwb天线具有较高的辐射效率。由此，本申请提供的uwb天线能够进一步满足uwb定位市场需求。

以上所述，仅为本实用新型的各种实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。