CN108352610B - 超宽带(uwb)天线以及用于uwb天线的相关罩 - Google Patents

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Abstract

提供了超宽带(UWB)天线，该超宽带(UWB)天线包括：印刷电路板；辐射元件，该辐射元件耦合到所述印刷电路板并且基本上与其垂直；以及射频(RF)电子器件，该射频(RF)电子器件和与所述印刷电路板集成在一起的所述天线相关联。还提供了相关的罩和系统。

Description

超宽带(UWB)天线以及用于UWB天线的相关罩
优先权要求
本申请要求于2015年11月9日提交的标题为Ultra-Wideband (UWB) Antennas的美国临时申请序号62/252,716 (代理人案号1345-2PR)的优先权，其内容特此通过引用并入在本文中，如同被整体地阐述一样。
政府支持声明
本发明是根据由美国农业部(USDA)授予的合同号2013-33610-21531在政府支持下做出的。美国政府对本发明具有某些权利。
技术领域
本发明构思一般地涉及天线，并且更具体地，涉及超宽带天线和相关元件。
背景技术
联邦通信委员会(FCC)使用等效各向同性辐射功率(EIRP)来限制超宽带(UWB)的功率，这是在增加天线的方向性情况下减小输出功率的措施。在一些场景中，存在使天线变得尽可能各向同性的动机。与窄带宽天线设计不同，UWB天线通常可包含实心大导电辐射元件。某些人已经通过像图1中所图示的那样在印刷电路板(PCB)它本身上添加天线解决了这个问题。
现在参考图1，将讨论PCB上的天线。如图1中所图示的，天线的元件被设置在PCB103上。天线元件包括用于天线的接地平面101、天线的辐射元件102、用于射频(RF)电子器件的接地平面104、将辐射元件102电连接到PCB 103上的RF电子器件106的带状线105以及用于天线101的接地平面与用于RF电子器件104的接地平面之间的接地连接107。
如果电路接地平面104向那被放置得太靠近，则电路接地平面104可使天线方向图失真。使用于天线101的接地平面和用于RF电子器件104的接地平面分开可减轻失真。然而，PCB 103的总大小可能被扩大，并且因此，导致从RF电子器件106到辐射元件102的微带105的添加。PCB可以由往往更划算的FR4制作。FR4是由具有阻燃(自熄)的环氧树脂粘合剂的编织玻璃纤维布组成的复合材料。然而，FR4具有相对较高的正切损耗，其可以沿着微带105到天线引起损耗。此外，辐射元件102它本身被嵌入或者搁置在FR4之上，这可进一步使天线信号衰减。
使接地平面104和天线分开的另一方法是使天线成为与PCB分开的元件。天线和PCB通过机械连接器(例如，SubMiniature版本A (SMA)或Bayonet Neill-Concelman (BNC)连接器)连接。然而，这通过将板分割成两个部分可能使制造复杂并且可能增加零件计数，同时连接器导致成本增加。
与FR4相比，存在较低损耗材料，诸如FR408或Rogers 4350，但是这些材料通常成本更高，从而增加天线的总成本。也存在可能相对小的芯片天线，但是此类天线的选择有限，其可能无法在UWB频带的期望频率处提供低损耗和各向同性天线方向图。
发明内容
本发明构思的一些实施例提供超宽带(UWB)天线，所述天线包括：印刷电路板；辐射元件，该辐射元件耦合到所述印刷电路板并且基本上与其垂直；以及射频(RF)电子器件，该射频(RF)电子器件和与所述印刷电路板集成在一起的所述天线相关联。
在另外的实施例中，所述辐射元件可以是圆形的并且是圆盘和在其中具有至少一个孔的圆盘中的一个。
在再另外的实施例中，所述辐射元件可以包括第一辐射元件并且所述天线还包括第二辐射元件。所述第一辐射元件可以基本上垂直于所述印刷电路板的第一表面，并且所述第二辐射元件可以基本上垂直于所述印刷电路板的与所述第一表面相反的第二表面。
在本发明构思的一些实施例中，所述印刷电路板可以在其中限定孔。所述天线还可以包括耦合到所述辐射元件的导电接头（tab），该导电接头被配置成贯穿所述印刷电路板中的所述孔并且将所述辐射元件耦合到所述RF电子器件。所述导电接头可以具有第一部分和第二部分，所述第一部分比所述第二部分宽，使得所述第二部分贯穿所述印刷电路板中的孔。
在另外的实施例中，所述印刷电路板中的孔可以是圆形的和矩形的中的一种。所述印刷电路板上的所述孔可以被金属化。
在再另外的实施例中，所述辐射元件可以被配置成被表面安装到所述印刷电路板。
在一些实施例中，所述天线还可以包括：多条电线，其被配置成承载到和来自所述印刷电路板的电力和数据；以及所述印刷电路板上的多个连接点，所述多个连接点中的每一个与所述多条电线中的一条相关联。
在另外的实施例中，所述天线还可以包括集成在所述印刷电路板上以向所述印刷电路板提供本地电力的电池。
在再另外的实施例中，所述RF电子器件可以被定位在所述印刷电路板的远离所述辐射元件的表面和所述印刷电路板的与所述辐射元件相邻的表面中的一个上。
在一些实施例中，所述RF电子器件耦合到集成在所述印刷电路板上的电池和辅助RF通信电路。所述辅助RF通信电路可以被配置成与智能设备进行通信以提供定位信息。
本发明构思的另外的实施例提供一种系统，其包括罩以及定位在所述罩内的天线。所述天线包括：印刷电路板；辐射元件，该辐射元件耦合到所述印刷电路板并且基本上与其垂直；以及射频(RF)电子器件，该射频(RF)电子器件和与所述印刷电路板集成在一起的所述天线相关联。
在再另外的实施例中，所述罩可以包括包含塑料、木材和橡胶中的至少一种的非金属材料。
在一些实施例中，所述罩可以包括第一部分和第二部分，所述第一部分可以被配置成接收所述天线并且所述第二部分可以是连接所述第一部分的杆。电线可以在杆内部行进，所述杆是连接到所述罩的所述第一部分的中空管。
在另外的实施例中，所述系统还包括基部单元，所述基部单元被配置成接收所述罩。
在再另外的实施例中，所述基部单元可以被配置成搁置在工作台上，被安装到墙壁和/或被安装到天花板。
在一些实施例中，所述杆可以是直的和弯曲的中的一种。
附图说明
图1是图示了印刷电路板(PCB)上的常规天线的框图。
图2是依照本发明构思的一些实施例的天线的框图。
图3是图示了依照本发明构思的一些实施例的具有带有一个或多个孔的辐射元件的天线的框图。
图4是图示了依照本发明构思的一些实施例的包括接头的天线的框图。
图5是图示了依照本发明构思的一些实施例的包括多个辐射元件的差分天线的框图。
图6是图示了依照本发明构思的一些实施例的带接头的辐射元件的框图。
图7是图示了依照本发明构思的一些实施例的具有自适应高度的天线的框图。
图8是图示了依照本发明构思的一些实施例的辐射体元件和接头的框图。
图9是图示了依照本发明构思的一些实施例的包括天线的罩的图。
图10是图示了依照本发明构思的一些实施例的包括天线的罩的图。
图11是图示了依照本发明构思的一些实施例的罩的分解视图。
图12是图示了依照本发明构思的一些实施例的三维打印的罩的图片。
图13是图示了依照本发明构思的一些实施例的罩的图。
图14是依照本发明构思的一些实施例的罩的一半外壳的图。
图15是图示了依照本发明构思的一些实施例的罩的图。
图16是图示了依照本发明构思的一些实施例的包括电池供电的电路的罩的图。
具体实施方式
将在下文中参考附图更充分地描述本发明构思，在附图中示出了本发明构思的实施例。然而，本发明构思可以被以许多替代形式具体实现，而不应该被解释为限于本文中所阐述的实施例。
因此，虽然本发明构思容许各种修改和替代形式，但是其具体实施例被作为示例示出在附图中并且将在本文中被详细地描述。然而，应该理解的是，不存在将本发明构思限于所公开的特定形式的意图，而是相反，本发明构思将涵盖落入如由权利要求所限定的本发明构思的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。相似的标号在这些图的描述中自始至终指代相似的元件。
本文中所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明构思。如本文中所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。应进一步理解的是，术语“含”、“含有”、“包括”和/或“包括有”当用在本说明书中时，指定存在陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或者增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组。而且，当一个元件被称为“响应于”或者“连接到”另一元件时，它可直接地响应于或者连接到另一元件，或者可以存在中间元件。相比之下，当一个元件被称为“直接地响应于”或者“直接地连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文中所使用的，术语“和/或”包括关联列举的项目中的一个或多个的任何和所有组合，并且可以被缩写为“/”。
除非另外定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与由本发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应进一步理解的是，除非在本文中明确地如此定义，否则本文中所使用的术语应该被解释为具有与其在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，而将不在理想化或过度形式化的意义上进行解释。
应理解的是，尽管术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，然而这些元件不应该受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一元件。例如，在不脱离本公开的教导的情况下，第一元件能被称为第二元件，并且类似地，第二元件能被称为第一元件。尽管一些图包括通信路径上的箭头以示出通信的主方向，然而应当理解的是，在与所描绘的箭头相反的方向上可以发生通信。
如上面所讨论的，联邦通信委员会(FCC)使用等效各向同性辐射功率(EIRP)来限制超宽带(UWB)的功率，这是在增加天线的方向性情况下减小输出功率的措施。在一些场景中，存在使天线变得尽可能各向同性的动机。与窄带宽天线设计不同，UWB天线通常可包含实心大导电辐射元件。本发明构思的一些实施例提供具有减小的PCB占位面积的UWB天线，其消除了对带状线的需要，并且像将在下面关于图2至图8进一步讨论的那样用在信号方面几乎没有衰减的FR4进行工作。
首先参考图2，将讨论依照本发明构思的一些实施例的天线。如图2中所图示的，该天线包括辐射元件201、导电接头202、连接点203和连接到其的电线204、印刷电路板(PCB)205以及PCB 205中的孔206。如进一步图示的，辐射元件201与PCB 205正交。PCB 205中的孔206提供用于辐射元件201经由窄导电接头202连接到PCB 205上的RF电路(未示出)的路径。应理解的是，在不脱离本发明构思的范围的情况下，可将电子器件放置在PCB 205的顶面或底面上。在一些实施例中，PCB 205中的孔206可以被金属化，例如，涂覆有金属。在这些实施例中，接头202可被直接地焊接到孔206以实现电连接和机械连接两者。在一些实施例中，辐射元件被机械地保持在PCB板，同时胶被施加到接头区域以得到附加强度。可以在孔和接头区域附近施加非导电胶以使辐射元件保持在适当的位置。
电力和数据流经在连接点203处连接到PCB 205的多条电线204。例如，多条电线204可被直接地焊接到板，与连接器附连等。在一些实施例中，多条电线204从PCB 205的侧部突出。在一些实施例中，多条电线205可以远离板延伸，使得多条电线204和辐射元件201的一面位于同一平面中。在一些实施例中，多条电线205可以垂直于板(未示出)从而在同一平面中在辐射元件201的相对侧远离PCB 205延伸。这些实施例可以进一步减小各向同性天线方向图的任何失真。此外，除电力之外，附加数据线可从PCB 205伸出。在一些实施例中，数据线和电力线可用作用于通用串行总线(USB)连接的线。在一些实施例中，可使用用于通用异步接收器/发送器(UART)的线。连接器可能是任何数量的标准电源连接器。在一些实施例中，连接器是标准的120V AC墙壁插座、以太网供电或无线供电。在另外的实施例中，连接器是任何类型的灯泡插口。
尽管在图2中未图示，然而在一些实施例中，电池可以被集成到PCB 205上。在这些实施例中，多条电线204和关联的连接器203可以或者可以不是必需的，因为电力由电池提供。
再次参考图2，辐射元件201可包括例如导电材料，诸如铜和银。尽管图2中的天线被图示为圆形天线，然而本发明构思的实施例不限于此配置。例如，在不脱离本发明构思的范围的情况下天线可采取任何形状来实现所期望的天线方向图。也可通过改变辐射元件201和/或PCB 205的形状和大小来创建各向异性天线方向图。在一些实施例中，像图2中所图示的那样除了在底部的小接头202之外，辐射元件201可以是圆形的。接头202的宽度和金属的厚度可被选取为使得接头202通过PCB 205中的孔206装配。
现在参考图3，将讨论包括在其中具有孔的辐射元件的天线的图。应理解的是，图3的相似的附图标记指代上面关于图2所讨论的相似的元件，并且因此，为了简洁起见可以省略其细节。如图3中所图示的，在本发明构思的一些实施例中，辐射元件301可以包括穿过其的一个或多个孔。该(这些)孔可用于修改天线的频率行为。例如，如果期望降低某个频率处的灵敏度，则可以增加天线的孔。尽管图3中图示的实施例示出了辐射元件中的圆形孔，然而本发明构思的实施例不限于此配置。在不脱离本发明构思的范围的情况下，在辐射元件中可以存在多于一个孔并且它可以是其他形状。
现在参考图4，将讨论图示了依照本发明构思的一些实施例的PCB中带孔的天线的图。应理解的是，图4的相似的附图标记指代上面关于图2所讨论的相似的元件，并且因此，为了简洁起见可以省略其细节。如图4中所图示的，在辐射元件201底部的接头402可以是矩形形状，具有比其厚度长的宽度。因此，PCB孔406也可以是矩形形状的，使得接头402装配在孔406中。应理解的是，图4中图示的实施例仅允许辐射元件201针对一个定向装配在孔406中。如果天线绕Z轴旋转则接头402将不能装进406。
上面关于图2-4所讨论的本发明构思的实施例全部包括单个辐射元件。时常地，收发器集成电路具有用于天线的双差分端口。对于单端天线，可以使用平衡-不平衡变换器(balun)来将天线的单端口转换为RF集成电路(IC)的双端口。因此，本发明构思的一些实施例提供了其中平衡-不平衡变换器可以不是必要的天线实施例。
现在参考图5，将讨论图示了其中不需要平衡-不平衡变换器的差分天线的图。如图5中所图示的，天线包括PCB布线511和512、孔513和514、接头515和516、辐射元件517和519以及PCB 518。如图5中所图示的，天线的第一辐射元件519正交并且在PCB 518的第一表面上方。如图5中所图示的，天线的第二辐射元件517正交并且在PCB 518的第二表面下方。连接到辐射元件519的第一接头516在孔514处被焊接到PCB 518。PCB布线512将辐射元件519连接到RF电路(未示出)的一个天线端口。第二接头515在孔513处被焊接到板并且连接到PCB布线511。PCB布线511将辐射元件517电连接到RF电路(未示出)的另一个天线端口。应理解的是，图5中图示的本发明构思的实施例仅是为了示例而提供的并且本发明构思的实施例不限于此配置。
上面关于图2至图5所讨论的实施例具有图示为PCB中的孔的辐射元件到PCB的安装点。在不脱离本发明构思的范围的情况下，本发明构思的一些实施例提供被焊接到板的表面安装焊盘的辐射元件。在一些实施例中，连接到辐射元件的接头元件弯曲90度以允许接头被焊接到表面安装焊盘并且仍然使天线与平面正交。使用迄今所描述的制造方法来从金属片材创造辐射元件和接头，接头元件随后可以以直角弯曲以与表面安装焊盘接触。
现在参考图6，将讨论依照本发明构思的一些实施例的天线的辐射元件。如图6中所图示的，辐射元件201具有接头601。接头601可以用于将辐射元件201电连接到PCB(未示出)。在一些实施例中，辐射元件201和接头601的至少一部分可以由片材金属创造。在不脱离本发明构思的范围的情况下，可使用可切割片材金属的任何工艺。制造的示例是金属冲压和水射流。在使用冲压的实施例中，金属的片材被放置在工具和模具之上，并且用该工具冲压所期望的形状。在使用水射流的实施例中，高压水流沿零件的轮廓而走从而切割出正确的形状。在一些实施例中，可以将接头601设计成通过使接头的宽度逐渐变窄来精确地设置辐射元件201的基部与PCB之间的距离。
现在参考图7，将讨论依照本发明构思的一些实施例的具有带有可调高度的辐射元件的天线的图。如图7中所图示的，天线包括具有孔206的PCB 205、第一接头701和第二接头702以及辐射元件201。图7中图示的本发明构思的实施例可将辐射元件201的高度设置为高于PCB 205。特别地，辐射元件201被附连到接头702的第一部分。小于第一部分702的接头701的第二部分连接到702。孔206的宽度小于接头702的宽度，但是大于接头701的宽度。接头701被放置在孔206中直到702接触PCB 205为止。因为接头702的宽度大于孔206的直径，所以一旦接头702接触孔206，接头就不能再更进一步进入孔206。因此，辐射元件201在PCB206上方的高度是接头702的高度。应理解的是，本发明构思的实施例不限于图7中图示的实施例。可以提供包括接头的不同配置的其他实施例，例如，在不脱离本发明构思的范围的情况下接头可以具有椭圆形、三角形或梯形形状。
现在参考图8，将讨论依照本文中所讨论的一些实施例的水射流之后的辐射元件的图。如图8中所图示的，辐射元件201具有接头801和将接头801连接到辐射元件201的弯曲元件802。在图8中图示的实施例中，在辐射元件201的PCB上方的距离由水射流机中的水的射流的大小来设置。例如，水流不是无限小的，而是通常按照具有已知半径的圆形状占去一定量的面积。如果水射流的半径例如是0.04英寸，则将根据水射流切割半径使天线上的尖锐特征平滑。水流803、804和805的横截面图示了随着水射流穿过金属片材的切割路径而沿着水射流的切割路径的点。水射流从803行进到804从而切割出辐射元件的截面。随着它从804行进到805，切割出接头元件801。在804处的切割期间，水射流的直径限制接头801与辐射元件201相遇处的任何尖锐特征。结果得到的半径向外张开（flare out）。
当接头801装配在PCB的孔中时，类似于例如图7，802的向外张开减少或者可能防止辐射元件201与PCB齐平，从而提供与PCB偏移量小但引入注意的辐射元件201。
应理解的是，图7和图8中图示的接头是仅为了示例而提供的，并且本发明构思的实施例不限于其中的配置。例如，接头也可以被设计用于压紧装配在PCB中以便容易组装。在一些实施例中，接头大小仅比孔大小大一点，所以在组装期间天线接头压紧装配到孔中。
如上面所讨论的，与PCB板正交的UWB天线可以减小损耗或者可能使损耗最小化，并且具有减小的总大小。特别地，本发明构思的实施例提供与PCB正交的UWB天线设计。本文中所讨论的实施例可以减小或者可能消除对长的有损带状线的需要。此外，天线的布置可以减小PCB的损耗角正切对天线效率的依赖性。
除上面关于图1至图8所讨论的实施例之外，本发明构思的一些实施例还提供被保护壳体(在本文中被称为“罩”)包封的PCB板和辐射元件。一些实施例针对像将在下面关于图9至图16进一步讨论的那样使天线在罩内保持在适当的位置。
首先参考图9，将讨论依照本发明构思的一些实施例的保持天线的罩。如图9中所图示的，PCB板205和辐射元件201被收容在罩901内。罩材料可能是任何非金属材料。例如，罩材料可以包括各种塑料、木材或橡胶。电线903连接到PCB 205上的连接点。电线903离开罩901。在这个实施例中，电线903在被附连到罩901的杆902内部行进。杆902是连接到罩901的中空管。电线903离开杆902并且终止于连接器906，所述连接器906能包含例如电力线和数据线。然而，在一些实施例中，电线903可以在不经过杆902(未示出)的情况下离开罩901。在一些实施例中，连接器可以是USB端连接器，但是可以在不脱离本发明构思的范围的情况下使用其他连接器。
如图9中进一步图示的，杆902连接到由基部907、支撑件908和扣钩904组成的基部单元。在一些实施例中，杆902可附连和从扣钩904分离。在一些实施例中，可以不使用扣钩904来将杆附连到基部单元/使杆与基部单元分离。可以使用其他方法来将杆902连接到基部单元，例如槽和销连接。在一些实施例中，不存在可移除连接并且杆902被固定到基部单元上。
在一些实施例中，基部单元可被放置在工作台上，被安装到墙壁或天花板等。在一些实施例中，辐射元件的定向可能需要像图片上描绘的那样是垂直的。然而，在一些实施例中，如果辐射元件将保持垂直定向，则基部单元的配置可以仅允许它水平地放置。为了将这种单元安装在墙壁上，杆902可以向下倾斜45度，使得基部907像例如图10中所图示的那样在一个配置中呈水平状态而在另一个配置中呈垂直状态。尽管图9将杆902示出为直的，然而只要杆的基部像如图15中所图示的那样描述的一样在45度角度下，杆也能弯曲，将在下面对此进行讨论。在一些实施例中，可以将两个不同的连接位置添加到杆的基部，使得基部单元能连接到二者中任一位置。
应理解的是，基部单元到杆的连接可以不是永久的。例如，在一些实施例中，可以分离并重新附连两个部件而不损坏部件。在一些实施例中，杆902的基部可以不一定是45度。在不脱离本发明构思的范围的情况下，基部单元可水平地、垂直地或以中间的任何角度放置。在一些实施例中，多个基部单元(各自与表面呈不同的角度)可连接到相同的杆。
如图11中所图示的，在一些实施例中罩和杆可以是两件式组装件。如图示，杆被分成两半，其中1102和1106是杆的能被配合在一起的两半。同样地罩的两半1101和1105也被提供有类似的配合能力。部分1101和1102是一个零件，而部分1105和1106是另一个零件。部分1109和1107示出了保持PCB和辐射元件的罩内的中空区域。杆部件1102和1106是中空的以允许电线1104穿过它们。如图所示，凹口1108和1103突出到管的中空区域中并夹住电线1104。这降低可能性或者可能防止电线1104在从外部拉紧时从杆滑落，从而减小电线到PCB板的连接的应力。
图12图示了3d打印的罩、杆和基部示例的图片，其中基部连接到杆，使得它可水平地搁置在平坦表面上。图13是看起来类似的罩、杆和基部示例的渲染图像。罩/杆的两半1101和1105被不同地着色以示出单独的部件。在这个图像中，基部连接到杆，使得它可被垂直地安装。
图14图示了由罩半部1101和杆半部1102组成的一个部件。元件1108和1103是夹住电线以防止电线滑动的导向件。附加地，元件1402是V形凹槽以使PCB板保持在罩中。如进一步图示的，存在用于使辐射元件保持在适当的位置的接头1401。罩的另一半有一个类似的接头，使得当被配合在一起时辐射元件的尖端被牢固地夹在一起并保持。
现在参考图15，将讨论具有弯曲杆的本发明构思的实施例。图15的相似的附图标记指代上面所讨论的相似的元件，因此，为了简洁起见将不讨论关于每个元件的细节。例如，元件205是印刷电路板(PCB)，元件901是罩，元件902是杆并且元件903是来自PCB 205的电线。如图15中所图示的，杆902垂直向下突出到901的平坦部分并且最终相对于杆的两端弯曲成45度角度。与上面所讨论的实施例相比，这个形状可以改进各向同性天线性能。
现在参考图16，将讨论本发明构思的电池供电的实施例。如图16中所图示的，因为设备是电池供电的，所以如在上面所讨论的实施例(例如，图15)中所图示的一样，它不包括杆902也不包括突出电线903。替代地电池1601被放置在PCB 205下方。电池可以是例如简单的纽扣电池，要么是可再充电的要么是不可再充电的。在可再充电的实施例中，电连接器1602用于连接到设备。在一些实施例中，连接器1602可能形式为微型或迷你通用串行总线(USB)型连接器。连接器除了向设备提供电力之外还能用于对电池充电。连接器1602也能用于转移数据。
利用电池允许图16中的罩的形状因数更紧凑，从而使得它是便携式的或容易地携带在口袋中，挂到背包上，夹住到人身等。例如，在一些实施例中，可选环1603可以被包括在罩901上，使得它可被附连到钥匙圈，挂在绳子上等。在一些实施例(图16中的设备)中，该设备可以包括除了通过UWB来通信之外还通过辅助RF通信信道来通信的电路元件，所述辅助RF通信信道可以或者可以不使用辐射元件201。在使用单独的天线的实施例中，它可能形式为PCB板205上的紧凑芯片天线或迹线天线。辅助RF通信可以是例如WiFi、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)、近场通信(NFC)等。进一步地，能选取能直接地与手机进行通信的RF通信。例如，能使用BLE的辅助通信来使设备与用户的手机配对。UWB能被用于本地化目的，所以能在用户的手机上显示通过UWB从设备传送的位置数据。在例如标题为METHOD FOR SYNCHRONIZINGMULTIPLE DEVICE AND DETERMINING LOCATION BASED ON THE SYNCHRONIZED DEVICE的共同转让的美国专利申请序号_______中讨论了用于使网络中的设备同步并定位所述设备的方法，其内容特此通过引用并入在本文中，如同被整体地阐述一样。
在附图和说明书中，已经公开了本发明构思的示例性实施例。然而，在基本上不脱离本发明构思的原理的情况下，可对这些实施例做出许多变化和修改。因此，尽管使用了特定术语，然而它们仅在通用和描述性意义上被使用，而不用于限制的目的，本发明构思的范围由以下权利要求限定。

Claims (17)

1.一种超宽带（UWB）天线，包括：
罩，
印刷电路板；
辐射元件，所述辐射元件耦合到所述印刷电路板并且基本上与其垂直；以及
与所述天线相关联的射频RF电子器件，所述RF电子器件与所述印刷电路板集成在一起；
其中所述天线还包括：
多条电线，所述多条电线被配置成承载到和来自所述印刷电路板的电力和数据；以及
所述印刷电路板上的多个连接点，所述多个连接点中的每一个与所述多条电线中的一条相关联，
其中所述罩包括第一部分和第二部分，所述第一部分被配置成接收所述天线并且所述第二部分是连接到所述第一部分的杆，
其中所述多条电线在所述杆内部行进，所述杆是中空管。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述辐射元件是圆形的并且是圆盘和在其中具有至少一个孔的圆盘中的一个。
3.根据权利要求1所述的天线，其中，所述辐射元件包括第一辐射元件，所述天线还包括第二辐射元件，所述第一辐射元件基本上垂直于所述印刷电路板的第一表面并且所述第二辐射元件基本上垂直于所述印刷电路板的与所述第一表面相反的第二表面。
4.根据权利要求1所述的天线：
其中，所述印刷电路板在其中限定孔；以及
其中，所述天线还包括耦合到所述辐射元件的导电接头，所述导电接头被配置成贯穿所述印刷电路板中的所述孔并且将所述辐射元件耦合到所述RF电子器件。
5.根据权利要求4所述的天线，其中，所述导电接头具有第一部分和第二部分，所述第一部分比所述第二部分宽，使得所述第二部分贯穿所述印刷电路板中的所述孔。
6.根据权利要求4所述的天线，其中，所述印刷电路板中的所述孔是圆形的和矩形的中的一种，并且其中所述印刷电路板的形状或大小影响天线的天线方向图。
7.根据权利要求1所述的天线，其中，所述印刷电路板在其中限定孔；以及
其中，所述印刷电路板中的所述孔被金属化。
8.根据权利要求1所述的天线，其中，所述辐射元件被配置成被表面安装到所述印刷电路板。
9.根据权利要求1所述的天线，还包括集成在所述印刷电路板上以向所述印刷电路板提供本地电力的电池，所述电池具有不大于印刷电路板的大小，并且电池和/或印刷电路板的形状和大小影响天线的天线方向图。
10.根据权利要求1所述的天线，其中，所述RF电子器件被定位在所述印刷电路板的远离所述辐射元件的表面和所述印刷电路板的与所述辐射元件相邻的表面中的一个上。
11.根据权利要求1所述的天线，其中，所述RF电子器件耦合到集成在所述印刷电路板上的电池和辅助RF通信电路。
12.根据权利要求11所述的天线，其中，所述辅助RF通信电路被配置成与智能设备进行通信以提供定位信息。
13.一种系统，所述系统包括：
罩，以及
定位在所述罩内的天线，所述天线包括：
印刷电路板；
辐射元件，所述辐射元件耦合到所述印刷电路板并且基本上与其垂直；以及
与所述天线相关联的射频RF电子器件，所述RF电子器件与所述印刷电路板集成在一起；
其中所述天线还包括：
多条电线，所述多条电线被配置成承载到和来自所述印刷电路板的电力和数据；以及
所述印刷电路板上的多个连接点，所述多个连接点中的每一个与所述多条电线中的一条相关联，
其中所述罩包括第一部分和第二部分，所述第一部分被配置成接收所述天线并且所述第二部分是连接到所述第一部分的杆，
其中所述多条电线在所述杆内部行进，所述杆是中空管。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述罩包括包含塑料、木材和橡胶中的至少一种的非金属材料。
15.根据权利要求13所述的系统，还包括基部单元，所述基部单元被配置成接收所述罩。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述基部单元被配置成搁置在工作台上，被安装到墙壁和/或安装到天花板。
17.根据权利要求13所述的系统，其中，所述杆是直的和弯曲的中的一种。
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