CN110707424A - 一种小型化超宽带天线 - Google Patents

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冷英
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Abstract

本发明公开了一种小型化超宽带天线，包括辐射电路板和射频连接器；所述射频连接器焊接在所述辐射电路板上；所述辐射电路板包括介质板以及印刷在所述介质板同一侧表面的辐射单极子、共面波导传输线、第一接地导体和第二接地导体；所述射频连接器与所述共面波导传输线相连接；所述辐射单极子上形成有两矩形开槽和一连接部，所述连接部位于所述两矩形开槽之间；所述连接部与所述共面波导传输线相连接；所述第一接地导体和所述第二接地导体分别位于所述共面波导传输线的不同侧。本发明提供的小型化超宽带天线，体积小，便于集成化装配使用，电磁能量传输平稳均匀，能量损耗小，辐射稳定性好。

Description

一种小型化超宽带天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种小型化超宽带天线。
背景技术
在近场微波无损检测领域，超宽带系统得到广泛应用。超宽带系统具有无 线可收发距离短、抗多径干扰能力强等特点，尤其适合用于短距离无线收发。 超宽带天线是超宽带系统的一个重要组成部分，其直接关系到超宽带系统的通 信质量。现有技术中的超宽带天线存在的缺陷有：体积过大、不便于集成装配 使用，电磁能量传输不平稳、不够均匀，能量损耗大，天线辐射稳定性差。超 宽带天线存在的这些缺陷亟待改进。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种小型化超宽带天线的新的技术方案。为了对 披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括 部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保 护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明 的序言。
根据本发明实施例的一个方面，提供一种小型化超宽带天线，包括辐射电 路板和射频连接器；所述射频连接器焊接在所述辐射电路板上；所述辐射电路 板包括介质板以及印刷在所述介质板同一侧表面的辐射单极子、共面波导传输 线、第一接地导体和第二接地导体；所述射频连接器与所述共面波导传输线相 连接；所述辐射单极子上形成有两矩形开槽和一连接部，所述连接部位于所述 两矩形开槽之间；所述连接部与所述共面波导传输线相连接；所述第一接地导 体和所述第二接地导体分别位于所述共面波导传输线的不同侧。
进一步地，所述共面波导传输线与所述第一接地导体和所述第二接地导体 之间分别形成有一槽缝。
进一步地，所述天线还包括背板，所述背板和所述辐射电路板固定在一起。
进一步地，所述背板包括一底板和与该底板固定在一起的两侧板。
进一步地，所述共面波导传输线整体呈“L”形状。
进一步地，所述共面波导传输线的外侧边包括三直线线段，中间的线段与 另外两线段之间的夹角均为135°
进一步地，所述共面波导传输线的外侧边包括两直线线段和该两直线线段 之间的弧线线段，所述弧线线段所对应的圆心角为0.5πrad。
进一步地，所述射频连接器包括外壳以及设置在外壳内中心位置的内导 体，所述内导体与所述共面波导传输线相连接，所述外壳分别与所述第一接地 导体和所述第二接地导体相连接。
进一步地，所述辐射单极子上开设有两矩形开槽。
进一步地，所述第二接地导体上开设有一矩形开槽。
进一步地，所述槽缝的宽度为0.2mm。
进一步地，所述天线为长方体形状，尺寸为60mm×30mm×25mm。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例提供的小型化超宽带天线，体积小，便于集成化装配使用， 电磁能量传输平稳均匀，能量损耗小，辐射稳定性好。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明 书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地 确定，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所 写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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的附图。
图1为本申请的一个实施例的结构示意图；
图2为本申请的一个实施例中的辐射电路板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具 体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保 护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括 技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相 同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为 具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定 义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请的一个实施例提供了一种小型化超宽带天线，包括辐射电路板和射 频连接器；所述射频连接器焊接在所述辐射电路板上；所述辐射电路板包括介 质板以及印刷在所述介质板同一侧表面的辐射单极子、共面波导传输线、第一 接地导体和第二接地导体；所述射频连接器与所述共面波导传输线相连接；所 述辐射单极子上形成有两矩形开槽和一连接部，所述连接部位于所述两矩形开 槽之间；所述连接部与所述共面波导传输线相连接；所述第一接地导体和所述 第二接地导体分别位于所述共面波导传输线的不同侧。
在某些实施例中，所述共面波导传输线与所述第一接地导体和所述第二接 地导体之间分别形成有一槽缝。
在某些实施例中，所述天线还包括背板，所述背板和所述辐射电路板固定 在一起。
如图1所示，本申请的另一个实施例提供了一种小型化超宽带天线，包括 辐射电路板1、射频连接器4和背板。该背板包括一底板和与该底板固定在一 起的两侧板，底板与该两侧板一体成型。
在某些实施例中，所述背板为U形背板2。
射频连接器4焊接在所述的辐射电路板1上，射频连接器4用于输入信号； 所述的U形背板2通过四个螺钉13和辐射电路板1固定在一起,U形背板2的 左右两侧板和底板上均开有用于固定的长槽5。
所述的辐射电路板1包括介质板以及印刷在介质板同一侧(朝外的一侧) 表面的辐射单极子6、共面波导传输线7、第一接地导体8和第二接地导体9； 共面波导传输线7与所述辐射单极子6一体成型；介质板的上表面和下表面均 为矩形；第一接地导体8和第二接地导体9位于所述介质板的垂直于其长边的 中轴线的同一侧(如图中所示为右侧)，辐射单极子6位于该中轴线的另一侧(如 图中所示为左侧)；所述的辐射单极子6在馈电点两侧开设有两个关于介质板的 平行于其长边的中轴线互相对称的匹配凹槽10，两个匹配凹槽10有助于共面 波导传输线7上产生均匀的电磁能量，从而得到均匀的电场，有助于天线在宽 带内都能保持稳定，不随频率的变化而发生改变，提高天线工作的稳定性。辐 射单极子6是轴对称形状，辐射稳定性好。
在一些实施例中，辐射单极子6、共面波导传输线7、第一接地导体8和第 二接地导体9是由铜箔制成的。
在一些实施例中，在辐射单极子6铜箔上接近第一接地导体8的一侧边上 开设有两个关于介质板的平行于其长边的中轴线互相对称的矩形开槽12；所述 辐射单极子上形成有连接部16，连接部16位于两个匹配凹槽10之间；连接部 16与共面波导传输线7相连接。在某些实施例中，连接部16与共面波导传输 线7一体成型。所述的第二接地导体9上开设有矩形开槽11；所述射频连接器 的内导体和共面波导传输线7连接在一起，射频连接器的外壳分别与第一接地 导体8和第二接地导体9相连接；辐射电路板1的四个角上开设有四个过孔15， 用于安装螺钉13。连接部16位于所述辐射单极子6的中轴线上。
该天线在0.8-2GHz频率范围内反射系数|S11|小于-10dB。
在一些实施例中，共面波导传输线7整体呈“L”形状，其外侧边包括三段 直线线段L1、L2、L3，中间的一段线L2与另外两段线L1、L3之间的夹角α1和α2均为135°，从而使共面波导传输线7的外侧拐角较为平缓，使电磁能量能够 在共面波导传输线7上平稳均匀传输，降低了能量损耗，提高了天线的辐射稳 定性。
在一些实施例中，共面波导传输线7整体呈“L”形状，其外侧边包括两段 直线线段和该两段直线线段之间的弧线线段，该弧线线段所对应的圆心角为0.5 πrad，从而使共面波导传输线7的外侧拐角较为平缓，使电磁能量能够在共面 波导传输线7上平稳均匀传输，降低了能量损耗，提高了天线的辐射稳定性。
在一些实施例中，第一接地导体8和第二接地导体9分别位于共面波导传 输线7的不同侧，共面波导传输线7与第一接地导体8和第二接地导体9之间 均形成有一条宽度为0.2mm的槽缝。第一接地导体8和第二接地导体9与所述 辐射单极子6之间均形成有一条3mm宽的槽缝。该两条槽缝可以提高天线的适 用性，能保证天线在宽带内有均匀稳定的方向图和增益，又具有良好的加工精 度，提高了天线的辐射稳定性。
在一些实施例中，所述介质板为介电常数为2.65的聚四氟乙烯材料制作 而成。可选的，介质板的材质为环氧玻璃布层压板FR4。该天线为长方体形状， 尺寸为60mm×30mm×25mm，尺寸较小，便于与其他装置集成装配在一起使用。 匹配凹槽10的宽度为1mm。矩形开槽12的长度为18mm，宽度为5mm。矩形开 槽11的长度为18mm，宽度为5mm。介质板的厚度为2mm。矩形开槽11和两个 互相对称的矩形开槽12有助于辐射单极子6上产生均匀的电磁能量，从而得到 均匀的电场，得到均匀的口径场，提高了天线的辐射稳定性。矩形开槽11和矩形开槽12能起到降低电磁波频率的作用。
在一些实施例中，射频连接器4包括外壳以及设置在外壳内中心位置的内 导体13，所述内导体与所述共面波导传输线相连接，所述外壳分别与所述第一 接地导体和所述第二接地导体相连接。
在一些实施例中，所述内导体13包括由内向外依次套接且同轴的导体芯 131、绝缘套132、编织屏蔽层133和护套134，所述绝缘套132、编织屏蔽层 133和护套134依次紧密嵌接。护套134能有效保护和固定导体芯，绝缘套132 可以避免发生漏电现象，编织屏蔽层133起屏蔽作用。该内导体13对其导体芯 的保护作用强，能够有效防止导体芯131损坏，提高了射频连接器4的使用寿 命。编织屏蔽层133为细铁丝或细铜丝编织而成。
本发明实施例提供的小型化超宽带天线，体积小、便于与其他装置集成在 一起使用，电磁能量传输平稳均匀，能量损耗小，天线辐射稳定性好。
需要说明的是：
如果在本发明的描述中，存在“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、 “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”或“周向”等术语，则 该类术语所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，仅是为 了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 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发明的限制。
此外，在本发明的描述中，如果存在“第一”、“第二”、“第三”、“第四” 等术语，则该类术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或 者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、 “第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的 描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，如果存在“安装”、“设置”、“相连”、“连接”、“固定” 等术语，则除非另有明确的规定和限定，该类术语应做广义理解，例如，可以 是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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 的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根 据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，如果存在“上”、“下”、“之上”、“上方”、“上面”“之 下”、“下方”或“下面”等术语，则除了另有明确的规定或限定的情况外，第 一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和 第二特征通过中间媒介间接接触；而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方” 和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水 平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以 是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，如果存在“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、 “具体示例”或“一些示例”等参考术语，则该类参考术语的描述意指结合该 实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个 实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相 同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一 个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将 本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但 并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权 利要求为准。

Claims (10)

1.一种小型化超宽带天线，其特征在于，包括辐射电路板和射频连接器；所述射频连接器焊接在所述辐射电路板上；所述辐射电路板包括介质板以及印刷在所述介质板同一侧表面的辐射单极子、共面波导传输线、第一接地导体和第二接地导体；所述射频连接器与所述共面波导传输线相连接；所述辐射单极子上形成有两矩形开槽和一连接部，所述连接部位于所述两矩形开槽之间；所述连接部与所述共面波导传输线相连接；所述第一接地导体和所述第二接地导体分别位于所述共面波导传输线的不同侧。
2.根据权利要求1所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述共面波导传输线与所述第一接地导体和所述第二接地导体之间分别形成有一槽缝。
3.根据权利要求1所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述天线还包括背板，所述背板和所述辐射电路板固定在一起。
4.根据权利要求3所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述背板包括一底板和与该底板固定在一起的两侧板。
5.根据权利要求1所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述共面波导传输线整体呈“L”形状。
6.根据权利要求5所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述共面波导传输线的外侧边包括三直线线段，中间的线段与另外两线段之间的夹角均为135°。
7.根据权利要求5所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述共面波导传输线的外侧边包括两直线线段和该两直线线段之间的弧线线段，所述弧线线段所对应的圆心角为0.5πrad。
8.根据权利要求1所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述射频连接器包括外壳以及设置在外壳内中心位置的内导体，所述内导体与所述共面波导传输线相连接，所述外壳分别与所述第一接地导体和所述第二接地导体相连接。
9.根据权利要求1所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述辐射单极子上开设有两矩形开槽。
10.根据权利要求1所述的小型化超宽带天线，其特征在于，所述第二接地导体上开设有一矩形开槽。
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