CN103117451B - 超宽带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种超宽带天线，包括辐射体、馈入部和接地部，接地部为地板，辐射体设置于地板上方，由上下连接且同轴的两部分构成，上部为圆台或第二圆锥，下部为顶点朝下的第一圆锥，第一圆锥的底面与圆台的下底或第二圆锥的底面相连；馈入部为设置在地板下方的同轴连接器，通过地板向辐射体馈入电磁波信号，同轴连接器与辐射体之间设有缝隙，同轴连接器通过缝隙与第一圆锥的顶点相连。本发明所述的超宽带天线，工作频段为500MHz—7000MH频段，此频率包括了GPS、2G、3G/4G、wifi、北斗等通信系统，适于大范围推广应用。

Description

超宽带天线
技术领域
本发明涉及一种天线，具体讲是一种超宽带通信天线。
背景技术
超宽带（Ultra-WideBand，UWB）天线工作频率极宽，在保证天线宽阻抗带宽和高发射功率的基础上，实现天线的小型化，是超宽带天线设计面临的重要问题。UWB有着高数据传输率、低耗电以及强抗干扰能力等特点，所以用于超宽带设备中的超宽天线倍受关注。
超宽带天线的工作频段为500MHz—7000MH频段，此频率包括了GPS、北斗、2G、3G/4G、wifi等通信系统。
发明内容
发明目的
本发明的目的在于提供一种使天线更加小型化，令系统得以进一步优化的超宽带天线。
技术方案
一种超宽带天线，包括辐射体、馈入部和接地部，其特征在于：接地部为地板，辐射体设置于地板上方，用于收发电磁波信号，由上下连接且同轴的两部分构成，上部为圆台或第二圆锥，下部为顶点朝下的第一圆锥，第一圆锥的底面与圆台的下底或第二圆锥的底面相连；馈入部为设置在地板下方的同轴连接器，通过地板向辐射体馈入电磁波信号，同轴连接器与辐射体之间设有缝隙，同轴连接器通过缝隙与第一圆锥的顶点相连。
所述第一圆锥、圆台及第二圆锥的外边沿为圆形并处行光滑处理。
辐射体与地板垂直。
第一圆锥的顶点和圆台均处于地板的中心部分。
第一圆锥的顶点和第二圆锥的顶点均处于地板的中心部分。
圆台的底部半径和第一圆锥的底部半径相同，圆台的顶部半径小于圆台的底部半径。
第二圆锥的底部半径和第一圆锥的底部半径相同。
优点及效果
本发明的优点和有益效果如下：
1、体积小、重量轻；
2、增益变化平坦；
3、驻波变化平坦；
4、全向性能佳；
5、机械强度高；
6、维修维护方便；
7、与现有通信装备的配合工作适应性强。
附图说明
图1为本发明侧视图；
图2为图1俯视图；
图3为实施例1结构示意图；
图4为实施例2结构示意图；
图5为实施例3结构示意图；
图6为本发明仿真回损图；
图7为本发明实测驻波图；
图8为本发明实测方向图。
附图标记说明：
1、地板，2、辐射体，3、同轴连接器，4、缝隙，5、金属体。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的侧视图，图2为图1的俯视图，如图1和图2中所示，本发明提出了一种超宽带天线，设置于地板1上，包括辐射体2、馈入部和接地部，其特征在于：接地部为地板1，地板1为金属材质；辐射体2设置于地板1上方，用于收发电磁波信号，由上下连接且同轴的两部分构成，上部为上小下大的圆台或第二圆锥，下部为顶点朝下的第一圆锥，第一圆锥的底面与圆台的下底或第二圆锥的底面相连；馈入部为设置在地板1下方的同轴连接器3，通过地板1向辐射体2馈入电磁波信号，同轴连接器3与辐射体2之间设有缝隙4，同轴连接器3通过缝隙4与第一圆锥的顶点相连。
辐射体2与地板1通过同轴连接器3的芯线相联接，此芯线有一定的长度，使得辐射体2与地板1之间形成一定的缝隙4。
所述第一圆锥、圆台及第二圆锥的外边沿为圆形，并对上下两部分的连接处进行光滑处理，即连接表面光滑没有棱角。
辐射体2与地板1垂直。
第一圆锥的顶点和圆台均处于地板的中心部分。
第一圆锥的顶点和第二圆锥的顶点均处于地板的中心部分。
圆台的底部半径和第一圆锥的底部半径相同，圆台的顶部半径小于圆台的底部半径。
第二圆锥的底部半径和第一圆锥的底部半径相同；此时两个圆锥大小相同，高度相等。
本发明所述的超宽带天线并不仅工作于500MHz—7000MHz频段。通过改变第一圆锥及圆台的上下部分的半径和第一圆锥及圆台的高度，来调整天线的带宽。
实施例1
超宽带天线设置于地板1之上，辐射体2的下部为第一圆锥，用来连接同轴连接器3和馈入电磁波信号，辐射体2的上部为一个圆台，圆台和第一圆锥相连接。
在本实施方式中，如图3所示，超宽带天线的第一圆锥距地板的高度为4毫米，第一圆锥部分和圆台部分的总高度为150毫米；第一圆锥顶点处的半径为1.5毫米，第一圆锥的底部半径为33毫米；圆台的底部半径为33毫米，圆台的顶部半径为27毫米；地板的半径为70毫米。
实施例2
根据实施例1所述结构，还可以在辐射体中间插入一根金属体5，加以固定，使天线增加机械牢固性，如图4所示。
实施例3
在本实施方式中，将辐射体上部的圆台改变为和第一圆锥相同的圆锥结构，那么此超宽带天线的特性阻抗改变为75Ω，如图5所示。
关于本发明中辐射体结构采用圆锥、圆柱、圆台三者性能的比较：
用CST微波工作室（CSTmicrowavestudio）对该结构的天线进行仿真计算，得到三种天线结构的回波损耗。
上述CST是ComputerSimulationTechnology（计算机仿真科技）的缩写，是一家公司的名字，CSTmicrowavestudio是该公司的一个电磁仿真软件，在提到这个软件的时候都是用缩写，中文也都叫CST微波工作室。
通过使用这种软件的仿真计算，当第二部分为圆锥时天线的特性阻抗为75Ω，而不是通用的50Ω。
当第二部分为圆柱时，天线的特性阻抗为50Ω，但驻波带宽只能达1：7左右。
当第二部分为圆台时，天线的特性阻抗为50Ω，但驻波带宽可以达到1：14，通过对方向图和驻波的实际测试可以看出，理论计算与实际测试吻合的很好。
从仿真及实际测试结果可以看出，这种结构的超宽带平面天线在上述几何尺寸参数的情况下，符合超宽带天线的要求，即其回波损耗在500MHz—7000MH频段小于-9dB。仿真、实测数据见图6、图7和图8。

Claims (1)

1.一种超宽带天线，包括辐射体（2）、馈入部和接地部，其特征在于：接地部为地板（1），辐射体（2）设置于地板（1）上方，用于收发电磁波信号，由上下连接且同轴的两部分构成，上部为第二圆锥，下部为顶点朝下的第一圆锥，第一圆锥的底面与第二圆锥的底面相连；馈入部为设置在地板（1）下方的同轴连接器（3），通过地板（1）向辐射体（2）馈入电磁波信号，同轴连接器（3）与辐射体（2）之间设有缝隙（4），同轴连接器（3）通过缝隙（4）与第一圆锥的顶点相连；所述第一圆锥及第二圆锥的外边沿为圆形并处行光滑处理；辐射体（2）与地板（1）垂直；第一圆锥的顶点处于地板的中心部分；第一圆锥的顶点和第二圆锥的顶点均处于地板的中心部分；第二圆锥的底部半径和第一圆锥的底部半径相同。
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