CN201153150Y - 超宽带偶极子天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超宽带偶极子天线。它包括介质基片、两个偶极子臂和馈电线。两个偶极子臂均为矩形薄金属片，形状及大小完全一致，涂附于介质基片的同一表面上，或者分别涂附于介质基片的两个表面上。天线适用于超宽带无线通信领域，宽带BW＞100％(VSWR＜1.5)，大于7.5GHz，整个工作频段内具有全向辐射特性。本实用新型结构简单，可印刷制作，性能一致，适合批量生产。本天线为平面结构，适合于系统集成。

Description

超宽带偶极子天线

技术领域

本实用新型涉及一种超宽带天线，尤其涉及超宽带(UWB)无线通信领域的超宽带振子天线。

背景技术

2002年美国联邦通信委员会批准超宽带无线电技术进入民用领域，由于UWB无线通信所具有的独特的性能和近年来微电子技术及器件水平的不断提高，UWB在低费用的中短距离无线通信应用中越来越具有吸引力，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，其所占用的频带为3.1～10.6GHz。超宽带天线是UWB系统的关键器件之一，也是最具挑战性的部分。传统天线仅为窄带系统设计，辐射窄带信号。如果窄脉冲加在这样的天线上，信号会严重的失真，不适合在UWB系统中使用。所以超宽带天线的设计比传统窄带天线的设计面临更多的挑战。UWB终端设备多为便携式移动设备，所以要求UWB天线具有平面结构，并且体积要小。

偶极子天线是最基本的天线形式，具有全向辐射特性，由于其结构简单、造价低廉被广泛应用于各种各样的无线通信系统中。但是由于偶极子是一种驻波天线，一般而言频带非常窄(约1％-5％)，使其应用受到限制。已经发展了很多展宽偶极子频带的技术，形成了许多新型偶极子天线，比如双锥天线、双偶极子天线、领结形天线等等。这些形式的偶极子天线虽然阻抗带宽得到明显改善，但是仍然不能满足UWB系统7.5GHz的带宽要求，并且结构复杂，大多为立体结构，体积较大，不适合用于UWB系统。因此，能同时做到超宽频带和结构简单的偶极子天线并不多见。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、平面化，适用于UWB无线通信的超宽带偶极子天线。

根据本实用新型的超宽带偶极子天线由介质基片和金属片构成。金属片涂附于介质基片的表面，形状为矩形，金属片共有两个，形状以及大小完全一致，可以涂附于介质基片的同一表面，也可以涂附于介质基片的两面，两个矩形金属片分别构成超宽带偶极子天线的两个偶极子臂。两个偶极子臂互相靠近的两条边互相平行并且存在有效间隔，该间隔一般介于0.5到4毫米之间。矩形偶极子臂的长度介于1cm-2cm之间，长宽比介于0.7-1.3之间。两个偶极子臂涂附于介质板的同一面时，可以采用同轴电缆从偶极子的对称中心馈电，同轴电缆内外导体分别与两个偶极子臂电连接。馈电点优选为两个极子互相靠近的两条边的中点，也可以根据匹配需要偏离中点。两个偶极子臂分别涂附于介质板的两面时，采用平行双线馈电。

本实用新型通过调整两个偶极子臂之间的间隔、偶极子臂的尺寸、偶极子臂的长宽比以及馈电点位置可以实现超宽带特性。

本实用新型的优点在于：

1.宽带特性：

BW＞100％(VSWR＜1.5)，大于7.5GHz。(BW为带宽)。

本实用新型的带宽远远大于普通偶极子天线的带宽。普通偶极子天线的带宽仅为1％-5％，本实用新型的带宽为普通偶极子天线带宽的20倍以上，满足了UWB系统的要求。

2.整个工作频段内具有全向辐射特性，适合于UWB无线通信。

3.结构简单，可以印刷制作，性能一致性好，适合批量生产。整个天线为平面结构，适合与系统的其它部件集成。简单实用。

附图说明

图1是本实用新型的第一个实施例的平面法线方向示意图。

图2是本实用新型的第一个实施例的平面切线方向示意图。

图3是本实用新型的第二个实施例的平面法线方向示意图。

图4是本实用新型的第二个实施例的平面切线方向示意图。

图5是本实用新型驻波比随频率变化的曲线图。

具体实施方式

本实用新型的两个实施例如图1、图2、图3和图4所示，包括两个振子臂1a、1b，介质基片2，以及馈电线3。两个偶极子臂均为矩形薄金属片构成，形状以及大小完全一致。在第一实施例中，如图1、图2所示，两个偶极子臂处于同一个平面内，互相靠近的两条边互相平行并且存在一定的间隔。该间隔一般介于0.5毫米到4毫米之间。调整该间隔可以改变天线的工作频率并使天线的阻抗与馈线匹配。使天线偶极子臂的长宽比介于0.7-1.3之间，长宽比可以改变天线的阻抗带宽。采用同轴线馈电，同轴电缆(包括同轴电缆内导体、同轴电缆外导体)偶极子臂的对称中心馈电，同轴电缆外导体与偶极子臂1a连接馈电，同轴电缆内导体与偶极子臂1b连接馈电。馈电点优选为两个极子互相靠近的两条边的中点，也可以根据匹配需要偏离中点。馈电点位置的选择使天线的阻抗特性与馈线匹配。虽然同轴线直接馈电会带来一定的辐射方向图畸变，但是对于UWB移动终端来说，这种畸变是可以接受的。

图3、图4是本实用新型的第二个实施例结构图，包括两个振子臂1a、1b，介质基片2，以及平行双线3。两个偶极子臂分别处于介质基板的两面，采用平行双线3馈电。图5是本实用新型的驻波比的随频率变化的曲线。由图可以看出，本实用新型在约3.1Hz-10.6GHz的频段内驻波比小于2，其中大部分频段驻波比小于1.5，满足UWB无线通信系统的需要。此外，本实用新型在工作频段内具有近似全向的辐射特性，其辐射方向图类似于线形偶极子；增益随频率的变化曲线比较平坦，波动小于2dB，有利于UWB信号的传输。

以上构成本实用新型的超宽带偶极子天线。

Claims (4)

1.一种超宽带偶极子天线，包括介质基片(2)、两个偶极子臂(1a、1b)和馈电线(5)，其特征在于所述的两个偶极子臂均为矩形薄金属片，形状及大小均完全一致，涂附于介质基片(2)的同一表面上，或者分布涂附于介质基片(2)的两个表面上。

2.根据权利要求1所述的超宽带偶极子天线，其特征在于两个偶极子臂(1a、1b)互相靠近的两条边互相平行并存在有效间隔，该间隔为0.5～4毫米。

3.根据权利要求1所述的超宽带偶极子天线，其特征在于两个偶极子臂(1a、1b)的长度为1～2厘米，长宽比为0.7-1.3。

4.根据权利要求1所述的超宽带偶极子天线，其特征在于两个偶极子臂同在介质基片(2)的同一表面上时，馈电线(3)采用同轴电缆，在偶极子臂(1a、1b)的对称中心馈电；而两个偶极子臂(1a、1b)在介质基片(2)的两片时，馈电线(3)采用平行双线实现馈电。

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