CN207818880U - Uwb定位天线及uwb定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种UWB定位天线及UWB定位系统。所述UWB定位天线包括底板、顶部加载结构、至少两个短路贴片、辐射贴片、底部连接件以及介质基板。每个所述短路贴片的一端与所述底板连接，另一端与所述顶部加载结构连接。所述辐射贴片的一端与所述顶部加载结构连接，所述底板上开设有一通孔，所述底部连接件穿过所述通孔与所述辐射贴片的另一端连接。所述顶部加载结构、所述辐射贴片和所述短路贴片设置在所述介质基板上。本实用新型提供的UWB定位天线不仅安装方便，易于加工，同时也具有较宽的阻抗带宽和更小的最低谐振频率。

Description

UWB定位天线及UWB定位系统

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种UWB定位天线及UWB定位系统。

背景技术

随着无线通信技术的高速发展，人们对于无线通信提出了更高的要求，作为新兴的短距离无线通信技术，UWB(Ultra WideBand，超宽带)无线通信技术以其传输速率高、功耗小、安全性好、抗多径能力强以及成本低廉等特点，逐渐成为当前无线通信技术发展的一个趋势。

目前的UWB定位天线大多是经典的对称振子的两个辐射臂扩展成圆锥形可以得到了“双锥天线”，但经本申请发明人研究发现，由于双锥天线的输入阻抗是实数，因此无限长双锥天线为行波天线，其阻抗带宽也为无限宽。由于双锥天线具有极宽的工作带宽，所以适合用于UWB定位系统，但是其较高的剖面高度使得其尺寸较大，在安装应用时受到了极大阻碍。另外，由于天线锥体是立体结构，这同时也给天线加工带来了很大的难度。

实用新型内容

为了克服现有技术中的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种UWB定位天线及UWB定位系统，安装方便，易于加工，同时也具有较宽的阻抗带宽和更小的最低谐振频率。

为了实现上述目的，本实用新型较佳实施例采用的技术方案如下：

本实用新型较佳实施例提供一种UWB定位天线，应用于UWB定位系统，所述UWB定位天线包括底板、顶部加载结构、至少两个短路贴片、辐射贴片、底部连接件以及介质基板；

每个所述短路贴片的一端与所述底板连接，另一端与所述顶部加载结构连接；

所述辐射贴片的一端与所述顶部加载结构连接，所述底板上开设有一通孔，所述底部连接件穿过所述通孔与所述辐射贴片的另一端连接；

所述顶部加载结构、所述辐射贴片和所述短路贴片设置在所述介质基板上。

在本实用新型较佳实施例中，所述顶部加载结构包括第一贴片和第二贴片，所述第一贴片环绕设置于所述第二贴片，且所述第一贴片和所述第二贴片之间存在缝隙，所述第一贴片与所述每个所述短路贴片连接，所述第二贴片与所述辐射贴片的一端连接。

在本实用新型较佳实施例中，所述第一贴片所在的中心和所述第二贴片所在的中心重合。

在本实用新型较佳实施例中，所述第一贴片和所述第二贴片均为圆环，且所述第一贴片的半径大于所述第二贴片的半径。

在本实用新型较佳实施例中，所述辐射贴片包括第一辐射贴片和第二辐射贴片，所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片成正交对称设置。

在本实用新型较佳实施例中，所述底板所在平面方向和所述顶部加载结构所在平面方向平行，且所述所述辐射贴片所在平面方向和所述短路贴片所在平面方向与所述底板所在平面方向垂直。

在本实用新型较佳实施例中，所述顶部加载结构、所述辐射贴片和所述短路贴片通过印制、雕刻或覆盖的方式设置在所述介质基板上。

在本实用新型较佳实施例中，所述底板采用金属制成。

在本实用新型较佳实施例中，所述介质基板的厚度为1mm，相对介电常数为4.5。

本实用新型较佳实施例还提供一种UWB定位系统，所述UWB定位系统包括上述的UWB定位天线。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供一种UWB定位天线及UWB定位系统。所述UWB定位天线包括底板、顶部加载结构、至少两个短路贴片、辐射贴片、底部连接件以及介质基板。每个所述短路贴片的一端与所述底板连接，另一端与所述顶部加载结构连接。所述辐射贴片的一端与所述顶部加载结构连接，所述底板上开设有一通孔，所述底部连接件穿过所述通孔与所述辐射贴片的另一端连接。所述顶部加载结构、所述辐射贴片和所述短路贴片设置在所述介质基板上。具体地，通过设置所述顶部加载结构和短路贴片，使得所述UWB定位天线比没有顶部加载结构的情况拥有更宽的阻抗带宽，并且具有更低的最低谐振频率。另外，由短路贴片和顶端加载结构印制在介质基板上，可以极大降低加工难度和安装难度，同时将锥体部分投影到平面上得到单领结天线，从而变得更易于加工，并给减轻了重量。由此，本实用新型实施例提供的UWB定位天线不仅安装方便，易于加工，同时也具有较宽的阻抗带宽和更小的最低谐振频率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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它相关的附图。

图1为本实用新型较佳实施例提供的UWB定位天线的一种结构示意图；

图2为本实用新型较佳实施例提供的顶部加载结构的一种结构示意图；

图3为本实用新型较佳实施例提供的UWB定位天线的另一种结构示意图；

图4为本实用新型较佳实施例提供的辐射贴片与底部连接件的一种连接结构示意图；

图5为本实用新型较佳实施例提供的辐射贴片的一种优化结构示意图。

图标：100-UWB定位天线；110-底板；120-顶部加载结构；122-第一贴片；124-第二贴片；126-缝隙；130-短路贴片；140-辐射贴片；142-第一辐射贴片；1425-第一面板；144-第二辐射贴片；1445-第二面板；150-底部连接件；152-第一连接件；154-第二连接件；160-通孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型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组合。

请参阅图1，为本实用新型较佳实施例提供的UWB定位天线100的一种结构示意图，本实施例中，所述UWB定位天线100可以应用于UWB定位系统，其中，UWB(Ultra Wideband)无线通信是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式，是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。其抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。UWB定位系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也很小。

详细地，在本实施例中，所述UWB定位天线100包括底板110、顶部加载结构120、至少两个短路贴片130、辐射贴片140、底部连接件150以及介质基板。每个所述短路贴片130的一端与所述底板110连接，另一端与所述顶部加载结构120连接。所述辐射贴片140的一端与所述顶部加载结构120连接，所述底板110上开设有一通孔160，所述底部连接件150穿过所述通孔160与所述辐射贴片140的另一端连接。所述顶部加载结构120、所述辐射贴片140和所述短路贴片130设置在所述介质基板上。

基于上述设计，本实施例通过设置所述顶部加载结构120和短路贴片130，可以使得所述UWB定位天线100比没有顶部加载结构120的情况拥有更宽的阻抗带宽，并且具有更低的最低谐振频率。另外，由短路贴片130和顶端加载结构印制在介质基板上，可以极大降低加工难度和安装难度，同时将锥体部分投影到平面上得到单领结天线，从而变得更易于加工，并给减轻了重量。由此，本实用新型实施例提供的UWB定位天线100不仅安装方便，易于加工，同时也具有较宽的阻抗带宽和更小的最低谐振频率。

在一种实施方式中，所述底板110可以采用金属制成，例如铁、铜、铝等。

在一种实施方式中，所述介质基板可以采用厚度为1mm，相对介电常数为4.5的介质基板。

值得说明的是，在本实用新型实施例中，所述UWB定位天线100的尺寸也可以根据实际需求进行调整，以满足不同设备的定位和/或通信需求。具体地，可通过调整底板110、顶部加载结构120或者短路贴片130的大小对所述UWB定位天线100的尺寸进行调整。

在一种实施方式中，所述顶部加载结构120、所述辐射贴片140和所述短路贴片130可以通过印制、雕刻或覆盖的方式设置在所述介质基板上。

进一步地，请参阅图2，所述顶部加载结构120可包括第一贴片122和第二贴片124，所述第一贴片122环绕设置于所述第二贴片124，且所述第一贴片122和所述第二贴片124之间存在缝隙126，所述第一贴片122与所述每个所述短路贴片130连接，所述第二贴片124与所述辐射贴片140的一端连接。由此，通过所述第一贴片122和所述第二贴片124的设置，可以减少目前盘锥天线锥体的重量，降低加工难度和安装难度，同时使得所述UWB定位天线100拥有更宽的阻抗带宽。

在一种实施方式中，为了进一步地降低加工难度以及安装难度，所述第一贴片122所在的中心和所述第二贴片124所在的中心重合。

进一步地，所述底板110所在平面方向和所述顶部加载结构120所在平面方向平行，且所述所述辐射贴片140所在平面方向和所述短路贴片130所在平面方向与所述底板110所在平面方向垂直，从而可以进一步地降低加工难度以及安装难度。

本实施例中，所述第一贴片122和所述第二贴片124的形状不作具体限制，可以根据实际需求采用目前常见的形状即可，只需保证该形状易于加工易于安装，例如图1及图2所示，所述第一贴片122和所述第二贴片124均为圆环，且所述第一贴片122的半径大于所述第二贴片124的半径。

又例如，所述第一贴片122和所述第二贴片124也可以采用方形，例如图3所示，所述第一贴片122和所述第二贴片124均为方形环，且所述第一贴片122的中心与所述第一贴片122的外环的距离大于所述第二贴片124的中心与所述所述第二贴片124的外环的距离。

进一步地，请参阅图4，本实施例中，所述底部连接件150包括第一连接件152和第二连接件154，所述第一连接件152与所述辐射贴片140连接，所述第二连接件154穿过所述通孔160，与外部设备连接。

进一步地，进本申请发明人研究发现，由于改进后的上述UWB定位天线100失去了盘锥天线的高度对称性，其水平面方向的不圆度会增大，从而导致所述UWB定位天线100的方向性较差，为了克服这一缺点，可以将两个辐射贴片140正交放置，增加其对称性。详细地，请参阅图5所述辐射贴片140包括第一辐射贴片142和第二辐射贴片144，所述第一辐射贴片142和所述第二辐射贴片144成正交对称设置。所述第一辐射贴片142包括第一面板1425，所述第二辐射贴片144包括第二面板1445，在一种实施方式中，所述第一面板1425和所述第二面板1445相交且互相垂直。

进一步地，本实用新型较佳实施例还提供一种UWB定位系统，所述UWB定位系统包括上述的UWB定位天线100。

综上所述，本实用新型实施例提供一种UWB定位天线及UWB定位系统。所述UWB定位天线包括底板、顶部加载结构、至少两个短路贴片、辐射贴片、底部连接件以及介质基板。每个所述短路贴片的一端与所述底板连接，另一端与所述顶部加载结构连接。所述辐射贴片的一端与所述顶部加载结构连接，所述底板上开设有一通孔，所述底部连接件穿过所述通孔与所述辐射贴片的另一端连接。所述顶部加载结构、所述辐射贴片和所述短路贴片设置在所述介质基板上。具体地，通过设置所述顶部加载结构和短路贴片，使得所述UWB定位天线比没有顶部加载结构的情况拥有更宽的阻抗带宽，并且具有更低的最低谐振频率。另外，由短路贴片和顶端加载结构印制在介质基板上，可以极大降低加工难度和安装难度，同时将锥体部分投影到平面上得到单领结天线，从而变得更易于加工，并给减轻了重量。由此，本实用新型实施例提供的UWB定位天线不仅安装方便，易于加工，同时也具有较宽的阻抗带宽和更小的最低谐振频率。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种UWB定位天线，其特征在于，应用于UWB定位系统，所述UWB定位天线包括底板、顶部加载结构、至少两个短路贴片、辐射贴片、底部连接件以及介质基板；

每个所述短路贴片的一端与所述底板连接，另一端与所述顶部加载结构连接；

所述辐射贴片的一端与所述顶部加载结构连接，所述底板上开设有一通孔，所述底部连接件穿过所述通孔与所述辐射贴片的另一端连接；

所述顶部加载结构、所述辐射贴片和所述短路贴片设置在所述介质基板上。

2.根据权利要求1所述的UWB定位天线，其特征在于，所述顶部加载结构包括第一贴片和第二贴片，所述第一贴片环绕设置于所述第二贴片，且所述第一贴片和所述第二贴片之间存在缝隙，所述第一贴片与所述每个所述短路贴片连接，所述第二贴片与所述辐射贴片的一端连接。

3.根据权利要求2所述的UWB定位天线，其特征在于，所述第一贴片所在的中心和所述第二贴片所在的中心重合。

4.根据权利要求2所述的UWB定位天线，其特征在于，所述第一贴片和所述第二贴片均为圆环，且所述第一贴片的半径大于所述第二贴片的半径。

5.根据权利要求1所述的UWB定位天线，其特征在于，所述辐射贴片包括第一辐射贴片和第二辐射贴片，所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片成正交对称设置。

6.根据权利要求1所述的UWB定位天线，其特征在于，所述底板所在平面方向和所述顶部加载结构所在平面方向平行，且所述辐射贴片所在平面方向和所述短路贴片所在平面方向与所述底板所在平面方向垂直。

7.根据权利要求1所述的UWB定位天线，其特征在于，所述顶部加载结构、所述辐射贴片和所述短路贴片通过印制、雕刻或覆盖的方式设置在所述介质基板上。

8.根据权利要求1所述的UWB定位天线，其特征在于，所述底板采用金属制成。

9.根据权利要求1所述的UWB定位天线，其特征在于，所述介质基板的厚度为1mm，相对介电常数为4.5。

10.一种UWB定位系统，其特征在于，所述UWB定位系统包括权利要求1-9中任意一项所述的UWB定位天线。