CN208208984U - 立体天线及电路板组件 - Google Patents

Abstract

一种立体天线，所述立体天线设置于基板上，所述立体天线包括：第一辐射部件、第二辐射部件、馈电部件。该立体天线在垂直第一平面向上的方向上，有较大的增益。适用于需要在特定方向收发超宽带信号、需要对特定方向的超宽带标签进行感知的应用场景中。

Description

立体天线及电路板组件

技术领域

本实用新型涉及一种立体天线及电路板组件。

背景技术

超宽带(UWB，UltraWideband)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。基于UWB的宽广频谱，FCC在2002年宣布UWB可用于测距。

随着基于UWB的测距、定位被应用于工厂仓库、养老院、司法监狱等越来越多的应用场景中，对超宽带天线的要求也随之增加。

实用新型内容

本实用新型至少一个实施例提供一种立体天线，该立体天线设置于基板上，所述立体天线包括：第一辐射部件、第二辐射部件、馈电部件；其中，所述第一辐射部件，包括第一辐射面，以及连接于所述第一辐射面与所述基板的第一连接面；所述第一连接面配置为通过所述基板接地；所述第二辐射部件，包括第二辐射面，以及连接于所述第二辐射面与所述基板的第二连接面；所述第二连接面配置为通过所述基板接地；所述馈电部件，包括第三辐射面，以及连接于所述第三辐射面与所述基板的第三连接面；所述第三连接面配置为通过所述基板馈入射频信号；所述第一辐射面、所述第二辐射面和所述第三辐射面位于第一平面；所述基板位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面平行；所述第一辐射面与所述第二辐射面沿垂直对称轴对称设置，所述第三辐射面位于所述第一辐射面与所述第二辐射面之间且与所述第一辐射面的一边连接，所述第三辐射面的面积小于所述第一辐射面的面积；所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面互相平行。该立体天线在垂直第一平面向上的方向上，接收和发送超宽带信号的能力强，有较大的增益。适用于需要在特定方向收发超宽带信号、需要对特定方向的超宽带标签进行感知的应用场景中。

例如，所述的立体天线，其中：所述第一辐射面、所述第二辐射面以及所述第三辐射面沿水平对称轴对称设置；所述第一辐射面与所述第三辐射面连接的一边边长为D，且与所述第三辐射面连接部分的长度为d1，未与所述第三辐射面连接部分沿所述水平对称轴对称且长度分别为d2；所述D、所述d1以及所述d2之间的关系为：D＝d1+2*d2，且d1≤d2。

例如，所述立体天线，其中：所述第一平面与所述第二平面的距离为18 毫米；所述第一辐射面与所述第二辐射面之间的距离为4毫米；所述第一辐射面与所述第三辐射面连接的一边的所述边长D为14毫米。

例如，所述立体天线，其中：所述第三辐射面具体为正方形结构，所述第三辐射面的边长为3毫米。

例如，所述立体天线一体成型，其中：所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面垂直与所述第一平面、所述第二平面；所述第一辐射面与所述第二辐射面具体为正方形结构；所述第一连接面包括对称设置的第一长条结构和第二长条结构，所述第一长条结构与所述第二长条结构的距离为4毫米，所述第一长条结构和所述第二长条结构的宽度为5毫米，高度为18毫米；所述第二连接面的宽度为14毫米，高度为18毫米；所述第三连接面的宽度为3毫米，高度为18毫米。

例如，所述立体天线还包括对称设置于所述基板上的第四连接面和第五连接面，所述第四连接面与所述第五连接面的距离为4毫米；所述第一长条结构与所述第二连接面通过所述第四连接面连接，所述第二长条结构与所述第二连接面通过所述第五连接面连接，所述第四连接面和所述第五连接面的长度为5 毫米，宽度为4毫米。

例如，所述立体天线，所述第二连接面靠近所述基板一侧还设置有凹槽，所述凹槽的宽度为4毫米。

例如，所述立体天线，其中：所述第一平面与所述第二平面的距离为10 毫米；所述第一辐射面与所述第二辐射面之间的距离为5毫米；所述第一辐射面与所述第三辐射面连接的一边的所述边长D为7毫米。

例如，所述立体天线一体成型，其中：所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面垂直于所述第一平面、所述第二平面；所述第一辐射面与所述第二辐射面具体为正方形结构；所述第三辐射面具体为长方形结构，所述第三辐射面与所述第一辐射面连接的一边的边长为2毫米，所述第三辐射面的另一边的边长为4毫米；所述第一连接面包括对称设置的第一长条结构和第二长条结构，所述第一长条结构与所述第二长条结构的距离为3毫米，所述第一长条结构和所述第二长条结构的宽度为2毫米，高度为10毫米；所述第二连接面的宽度为7毫米，高度为10毫米；所述第三连接面的宽度为2毫米，高度为 10毫米。

例如，所述立体天线还包括对称设置于所述基板上的第四连接面和第五连接面，所述第四连接面与所述第五连接面的距离为3毫米；所述第一长条结构与所述第二连接面通过所述第四连接面连接，所述第二长条结构与所述第二连接面通过所述第五连接面连接，所述第四连接面和所述第五连接面的长度为5 毫米，宽度为2毫米；

例如，所述立体天线，所述第二连接面靠近所述基板一侧还设置有凹槽，所述凹槽的宽度为3毫米。

本实用新型至少一个实施例提供一种电路板组件，包括任一所述的立体天线以及基板。

例如，所述电路板组件，其中，所述基板具体为电路板。

例如，所述电路板组件，其中：所述立体天线至少为两个。

例如，所述电路板组件，其中：所述立体天线的中心频率为f；相邻所述立体天线的间距为其中c为光速。

例如，所述电路板组件还包括：设置于所述电路板上的至少两个馈电端口、至少两个射频电路单元、至少两个超宽带模块以及至少一个控制模块。

例如，每个所述射频电路单元的两端分别连接于一个所述馈电端口、一个所述超宽带模块；每个所述馈电端口位于一个所述第三连接面与所述电路板的连接处；所述射频电路单元，包括第一开关、第二开关、低噪声放大器；所述第一开关包括控制端、第一端和第二端，所述第一开关的所述控制端与所述超宽带模块连接；所述第二开关包括控制端、第一端和第二端；所述第二开关的所述控制端与所述馈电端口连接；所述第一开关配置为控制信号经所述第一开关的所述第一端和所述第二开关的所述第一端发送，或，控制信号经所述第二开关的所述第二端、所述低噪声放大器和所述第一开关的所述第二端接收。

例如，所述立体天线设置于所述电路板的同侧，或，设置于所述电路板的不同侧。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为实用新型一实施例提供的一种立体天线的示意图；

图2为实用新型一实施例提供的另一种立体天线的俯视示意图；

图3为实用新型一实施例提供的另一种立体天线的侧面示意图；

图4为实用新型一实施例提供的另一种立体天线的另一角度的示意图；

图5为实用新型一实施例提供的另一种立体天线的又一角度的示意图；

图6为实用新型一实施例提供的另一种立体天线的又一角度的示意图；

图7为实用新型一实施例提供的一种立体天线的S11图；

图8为实用新型一实施例提供的一种立体天线的垂直辐射方向图；

图9为实用新型一实施例提供的一种立体天线的水平辐射方向图；

图10为实用新型另一实施例提供的一种立体天线的S11图；

图11为实用新型另一实施例提供的一种立体天线的垂直辐射方向图；

图12为实用新型另一实施例提供的一种立体天线的水平辐射方向图；

图13为实用新型一实施例提供的一种电路板组件的示意图；

图14为实用新型一实施例提供的一种电路板组件的侧面示意图；

图15为实用新型一实施例提供的一种电路板组件的示意性框图。

具体实施方式

为了本申请的目的、技术方案、优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请的技术方案进行清楚、完成地描述。显然，所描述的实施例，仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内，具有一般技能的人士所理解的通常含义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要，而只是用来区别不同的组成部分。同样，“一个”、“一”、“第一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词语前面的元件或者物件涵盖出现在该词语后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

随着UWB的测距、定位技术被越来越多的应用在工厂仓库、养老院、司法监狱等中。例如在室内，UWB基站布设墙边时，UWB信号靠近墙壁方向无需增益而远离墙面方向需要高增益。又例如对于特定位置的监控中，例如对进出入口处的监控需要更高的精度从而需要更好的UWB辐射信号。再例如，在进行目标跟随时，UWB基站设备与被跟随的UWB标签设备需要在跟随方向上保持良好的UWB信号，从而要求UWB基站设备在朝向UWB标签设备方向产生更高增益的UWB信号。

本实用新型至少一个实施例提供一种立体天线及电路板组件，该立体天线设置于基板上，所述立体天线包括：第一辐射部件、第二辐射部件、馈电部件；其中，所述第一辐射部件，包括第一辐射面，以及连接于所述第一辐射面与所述基板的第一连接面；所述第一连接面配置为通过所述基板接地；所述第二辐射部件，包括第二辐射面，以及连接于所述第二辐射面与所述基板的第二连接面；所述第二连接面配置为通过所述基板接地；所述馈电部件，包括第三辐射面，以及连接于所述第三辐射面与所述基板的第三连接面；所述第三连接面配置为通过所述基板馈入射频信号；所述第一辐射面、所述第二辐射面和所述第三辐射面位于第一平面；所述基板位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面平行；所述第一辐射面与所述第二辐射面沿垂直对称轴对称设置，所述第三辐射面位于所述第一辐射面与所述第二辐射面之间且与所述第一辐射面的一边连接，所述第三辐射面的面积小于所述第一辐射面的面积；所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面互相平行。该立体天线在垂直第一平面向上的方向上，接收和发送UWB信号的能力强，UWB信号有较大的增益，因此，具有良好的UWB定向信号，从而可适用于需要在特定方向收发超宽带信号、需要对特定方向的超宽带标签进行感知的应用场景中。

下面结合附图对本实用新型提供的立体天线和电路板组件进行说明。

实施例一

本实施例提供一种立体天线。图1示出了根据本实施例的一种立体天线的示意图。如图1所述，所述立体天线1设置于基板2上，所述立体天线1包括：第一辐射部件11、第二辐射部件12、馈电部件13；其中，所述第一辐射部件 11，包括第一辐射面111，以及连接于所述第一辐射面111与所述基板2的第一连接面112；所述第一连接面112配置为通过所述基板2接地；所述第二辐射部件12，包括第二辐射面121，以及连接于所述第二辐射面121与所述基板的第二连接面122；所述第二连接面122配置为通过所述基板2接地；所述馈电部件13，包括第三辐射面131，以及连接于所述第三辐射面131与所述基板的第三连接面132；所述第三连接面132配置为通过所述基板2馈入射频信号；所述第一辐射面111、所述第二辐射面121和所述第三辐射面131位于第一平面；所述基板2位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面平行；所述第一辐射面111与所述第二辐射121面沿垂直对称轴对称设置，所述第三辐射面131 位于所述第一辐射面111与所述第二辐射面121之间且与所述第一辐射面111 的一边连接，所述第三辐射面131的面积小于所述第一辐射面111的面积；所述第一连接面112、所述第二连接面122、所述第三连接面132互相平行。

其中，如图1所述，图中虚线为所述第一辐射面111与所述第二辐射121 对称设置的垂直对称轴。第一辐射面111与第二辐射面121形状对称，面积相等。

其中，所述第三辐射面131未与所述第一辐射面111连接的一侧与所述第二辐射面121之间存在间隙。

例如，所述第三辐射面131与所述第一辐射面111的一边一体连接，使得电池波的传递与过渡更平滑稳定。

例如，如图1所示，所述第一连接面112、所述第二连接面122、所述第三连接面132互相平行，且垂直于第一平面、第二平面。当然在另外一些实施例中，所述第一连接面112、所述第二连接面122、所述第三连接面132互相平行，且与第一平面、第二平面相交但不垂直。

在本实施例所提供的立体天线中，UWB射频信号从基板2馈入，沿第一连接面112、第二连接面122和第三连接面132传输，到达以第三辐射面131 为中心的辐射区，沿垂直于第一平面向外方向，从第一辐射面111、第二辐射面121、第三辐射面131向外辐射UWB信号。该立体天线在垂直第一平面向上的方向上，UWB信号有较大的增益，因此，具有良好的UWB定向信号，从而可适用于需要在特定方向收发超宽带信号、需要对特定方向的超宽带标签进行感知的应用场景中。其中，该立体天线垂直于第三辐射面131向外辐射的 UWB信号增益最高。

例如，图2示出了根据本实施例的另一种立体天线的俯视示意图。如图2 所示，本实施例一所提供的立体天线，其中所述第一辐射面111、所述第二辐射面121以及所述第三辐射面121沿水平对称轴(图2中的虚线为水平对称轴) 对称设置；所述第一辐射面111与所述第三辐射面131连接的一边边长为D，且与所述第三辐射面131连接部分的长度为d1，未与所述第三辐射面131连接部分沿所述水平对称轴对称且长度分别为d2；所述D、所述d1以及所述d2 之间的关系为：D＝d1+2*d2，且d1≤d2。

例如，其中，所述第一辐射面111和第二辐射面121具体为长方形或正方形结构。其中，所述第三辐射面131具体为长方形或正方形结构。这样所形成的UWB天线辐射方向图UWB信号更均匀，这样的立体天线结构在更容易生产制造。

例如，图3示出了根据本实施例的另一种立体天线的侧面示意图。其中，如图3所示，所述第一平面与所述第二平面的距离为18毫米；继续参见图4，图4示出了根据本实施例的另一种立体天线的另一角度的示意图。其中，所述第一辐射面111与所述第二辐射面121之间的距离为4毫米；所述第一辐射面 111与所述第三辐射面131连接的一边的所述边长D为14毫米。

例如，如图4所示，所述第三辐射面131具体为正方形结构，所述第三辐射面131的边长为3毫米。

例如，图5、图6分别示出了根据本实施例的另一种立体天线的又一角度的示意图。如图3、图4、图5、图6所示，所述第一连接面112、所述第二连接面122、所述第三连接面132垂直于所述第一平面、所述第二平面；所述第一辐射面111与所述第二辐射面121具体为正方形结构；所述第一连接面112 包括对称设置的第一长条结构1121和第二长条结构1122，所述第一长条结构1121与所述第二长条结构1122的距离为4毫米，所述第一长条结构1121和所述第二长条结构1122的宽度为5毫米，高度为18毫米；所述第二连接面122 的宽度为14毫米，所述第二连接面的高度为18毫米；所述第三连接面132的宽度为3毫米，高度为18毫米。

例如，所述立体天线1一体成型后，设置于所述基板2上。如图4，所述立体天线1还包括对称设置于所述基板上的第四连接面141和第五连接面142，所述第四连接面141与所述第五连接面142的距离为4毫米；所述第一长条结构1121与所述第二连接面122通过所述第四连接面141连接，所述第二长条结构1122与所述第二连接面122通过所述第五连接面142连接，所述第四连接面141和所述第五连接面142的长度为5毫米，宽度为4毫米。

具体的，其中，所述立体天线1的材质可以是金属，例如可以是铝合金。通过冲压工艺一体成型，方便批量制造。

具体的，其中，所述第三连接面132的宽度为3毫米，而所述第一长条结构1121和所述第二长条结构1122的宽度为5毫米，所述第三连接面132与所述第一长条结构1121和所述第二长条结构1122的之间的间隙分别为0.5毫米。这0.5毫米的间隙的作用是，在冲压一体成型时，避免因冲压导致第一长条结构1121、第二长条结构1121以及第三连接面132的边缘不平滑，从而影响立体天线1的辐射性能。

具体的，其中，所述第四连接面141、所述第五连接面142的宽度为4毫米，所述第四连接面141、所述第五连接面142的距离为4毫米。在冲压之前，金属板的宽度为14毫米，依据5毫米的宽度冲压出第四连接面和第五连接面之后，分别从第四连接面和第五连接面切割出4个宽度1毫米，长度2毫米的条状结构，第一连接面111和第二连接面121分别与两个条状结构连接，所述 4个条状结构作为插入部件插入所述基板2中，以将立体天线1固定在所述基板2上。

例如，如图6所示，所述第二连接面122靠近所述基板2一侧还设置有凹槽123，所述凹槽123的宽度为4毫米。具体的，在一块长方形金属板上冲压出第三辐射面131(长度3毫米)和第三连接面132(高度为18毫米)时，即冲压出馈电部件13时，让馈电部件13与第二连接面122中间部分有一定的间距，以避免冲压过程中造成馈电部门13底部不均匀从而影响立体天线1的辐射特性。

例如，所述基板具体为印刷电路板(PCB，Printed CircuitBoard)，简称电路板，也可以为其他平面板结构。

图7为根据本实施例一的立体天线的S11图。当立体天线1各部分尺寸与图3、图4、图5和图6中的尺寸相同时，该立体天线1的中心频率为4GHz 左右。如图7所示。在该中心频率4GHz附近，立体天线1的回波损耗为-25dB。该立体天线1的下限工作频率为3.4GHz左右，上限工作频率为4.7GHz左右。其中，上、下限工作频率是指回波损耗为-10dB处的频率。根据FCC对超宽带的要求，超宽带是指分数带宽大于0.2或上下限工作频率之差大于500MHz的信号。本实施例提供的立体天线的分数带宽为2*(1.3/8.1)＝0.32，大于0.2，满足了FCC的对超宽带的要求。

图8为根据本实施例一的立体天线的垂直辐射方向图。当立体天线1各部分尺寸与图3、图4、图5和图6中的尺寸相同时，该立体天线1的中心频率为4GHz左右时，该立体天线1的垂直辐射方向图如图8所示。

参见图1和图4中的xyz轴，垂直辐射方向图是指，在垂直于xy平面且绕z轴旋转的截面的辐射方向图；其中，为该截面绕z轴的旋转角度，时，该平面在xy平面上的投影与y轴重合，时，该平面在xy平面上的投影与x轴重合，逆时针旋转为正；θ为该平面中以坐标原点为起点的向量绕该坐标原点旋转的角度，例如，在的平面中，当θ＝0°时，该向量与z 轴正值部分重合，当θ＝90°时，该向量与x轴正值部分重合，顺时针旋转为正。

参见图8，分别为的截面的辐射方向图。如图8，在图8中的三个截面中，截面中θ＝90°处立体天线的增益最小约为 -13dB，截面中θ＝90°处立体天线的增益最大约为-4dB，截面中θ＝90°处立体天线的增益约为-10dB。如图8，当θ位于[-48°，48°]区间时，截面立体天线的增益均大于或等于0dB。

图9为根据本实施例一的立体天线的水平辐射方向图。当立体天线1各部分尺寸与图3、图4、图5和图6中的尺寸相同时，该立体天线1的中心频率为4GHz左右时，该立体天线1的水平辐射方向图如图9所示。

参见图1和图4中的xyz轴，水平辐射方向图是指，平行于xy平面且垂直于z轴，并在z轴上下移动的截面的辐射方向图；其中，θ为该截面边缘与 z轴正值方向的夹角，θ＝90°时该截面与xy平面重合，θ＝0°时该截面在xy 平面的上方面积最小且近似为一个点，当θ位于(-90°，-180°)时该截面在 xy平面的下方；其中，为该截面中以坐标原点为起点的向量绕该坐标原点旋转的角度，例如，当时，该向量与z轴平行，当时，该向量与-x 轴平行，逆时针旋转方向为正。

参见图9，分别为θ＝30°、θ＝45°、θ＝60°截面的辐射方向图。如图9，在图9的三个截面中，θ＝30°的截面面积最大且立体天线的增益为6dB左右；θ＝60°的截面面积最小；θ＝45°的截面面积居中且立体天线的增益为-2dB左右。

根据图8、图9；该立体天线1在垂直于第一平面向外且在-45°＜θ＜45°范围内，有良好的增益和定向性能。可适用需要在该方向收发超宽带信号、需要对该方向的超宽带标签进行感知的应用场景中。又例如，本实施例提供的立体天线，也可以应用在对超宽带标签测向的场景中，比如，使设置于同一位置区域的多个立体天线分别朝向不同方向，通常检测该超宽带标签的分别相对多天立体天线的信号强度，根据立体天线的辐射方向图，确定该超宽带标签相对于该位置区域的立体天线的方向角。

本实施例的立体天线，一体成型，结构简单，制作方便，定向辐射性能良好，可适用需要在该方向收发超宽带信号、需要对该方向的超宽带标签进行感知的应用场景中。

实施例二

本实施例提供一种立体天线，设置于基板上，所述立体天线包括：第一辐射部件、第二辐射部件、馈电部件；其中，所述第一辐射部件，包括第一辐射面，以及连接于所述第一辐射面与所述基板的第一连接面；所述第一连接面配置为通过所述基板接地；所述第二辐射部件，包括第二辐射面，以及连接于所述第二辐射面与所述基板的第二连接面；所述第二连接面配置为通过所述基板接地；所述馈电部件，包括第三辐射面，以及连接于所述第三辐射面与所述基板的第三连接面；所述第三连接面配置为通过所述基板馈入射频信号；所述第一辐射面、所述第二辐射面和所述第三辐射面位于第一平面；所述基板位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面平行；所述第一辐射面与所述第二辐射面沿垂直对称轴对称设置，所述第三辐射面位于所述第一辐射面与所述第二辐射面之间且与所述第一辐射面的一边连接，所述第三辐射面的面积小于所述第一辐射面的面积；所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面互相平行。

例如，所述第一辐射面、所述第二辐射面以及所述第三辐射面沿水平对称轴对称设置；所述第一辐射面与所述第三辐射面连接的一边边长为D，且与所述第三辐射面连接部分的长度为d1，未与所述第三辐射面连接部分沿所述水平对称轴对称且长度分别为d2；所述D、所述d1以及所述d2之间的关系为： D＝d1+2*d2，且d1≤d2。

例如，所述第一平面与所述第二平面的距离为10毫米；所述第一辐射面与所述第二辐射面之间的距离为5毫米；所述第一辐射面与所述第三辐射面连接的一边的所述边长D为7毫米。

例如，所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面垂直与所述第一平面、所述第二平面；所述第一辐射面与所述第二辐射面具体为正方形结构；所述第三辐射面具体为长方形结构，所述第三辐射面与所述第一辐射面连接的一边的边长为2毫米，所述第三辐射面的另一边的边长为4毫米；所述第一连接面包括对称设置的第一长条结构和第二长条结构，所述第一长条结构与所述第二长条结构的距离为3毫米，所述第一长条结构和所述第二长条结构的宽度为2毫米，高度为10毫米；所述第二连接面的宽度为7毫米，高度为10毫米；所述第三连接面的宽度为2毫米，高度为10毫米；所述立体天线还包括对称设置于所述基板上的第四连接面和第五连接面，所述第四连接面与所述第五连接面的距离为3毫米；所述第一长条结构与所述第二连接面通过所述第四连接面连接，所述第二长条结构与所述第二连接面通过所述第五连接面连接，所述第四连接面和所述第五连接面的长度为5毫米，宽度为2毫米。

例如，所述第二连接面靠近所述基板一侧还设置有凹槽，所述凹槽的宽度为3毫米。

图10为根据本实施例二的一种立体天线的S11图；当本实用新型提供的立体天线各部分尺寸与本实施例二中的上述尺寸相同时，该立体天线的中心频率为6.5GHz左右。如图10所示。在中心频率6.5GHz附近，立体天线的回波损耗小于-12.5dB。该立体天线的下限工作频率为6.25GHz左右，上限工作频率为6.75GHz左右。大于FCC要求的500MHz带宽，满足了FCC的对超宽带的规定。

图11为根据本实施例二的一种立体天线的垂直辐射方向图；当本实用新型提供的立体天线各部分尺寸与本实施例二中的上述尺寸相同时，该立体天线的中心频率为6.5GHz左右，该立体天线的垂直辐射方向图如图11所示。

参见图11，分别为的截面的辐射方向图。如图 11，在图11中的三个截面中，截面中θ＝90°处立体天线的增益最小约为-25dB，截面中θ＝90°处立体天线的增益最大约为-5dB，截面中θ＝90°处立体天线的增益约为-6dB。如图11，当θ位于[-50°，50°]区间时，截面立体天线的增益均大于或等于0dB。

图12为根据本实施例二的一种立体天线的水平辐射方向图。当本实用新型提供的立体天线各部分尺寸与本实施例二中的上述尺寸相同时，该立体天线的中心频率为6.5GHz左右，该立体天线的水平辐射方向图如图12所示。

参见图12，分别为θ＝30°、θ＝45°、θ＝60°截面的辐射方向图。如图 12，在图12的三个截面中，θ＝30°的截面面积最大且立体天线的增益为6dB 左右；θ＝60°的截面面积最小；θ＝45°的截面面积居中且立体天线的增益为 2dB左右。

根据图11、图12；该立体天线在垂直于第一平面向外且在-50°＜θ＜50°范围内，有良好的增益和定向性能。可适用需要在该方向收发超宽带信号、需要对该方向的超宽带标签进行感知的应用场景中。又例如，本实施例提供的立体天线，也可以应用在对超宽带标签测向的场景中，比如，使设置于同一位置区域的多个立体天线分别朝向不同方向，通常检测该超宽带标签的分别相对多天立体天线的信号强度，根据立体天线的辐射方向图，确定该超宽带标签相对于该位置区域的立体天线的方向角。

本实施例二的立体天线，一体成型，结构简单，制作方便，定向辐射性能良好，可适用需要在该方向收发超宽带信号、需要对该方向的超宽带标签进行感知的应用场景中。本实施例二的立体天线的的工作原理、制造方法可以参考本实用新型其他实施例中关于立体天线各部分的工作原理、制造方法的描述，在此不再赘述。需要说明的是，本实施例二的立体天线与实施例一中的立体天线不同的是，因为结构上具体尺寸与实施例一的立体天线不同，所以中心频率不同。

实施例三

本实施例提供一种电路板组件，包括本实用新型中的实施例任一所述的立体天线以及基板；其中，所述基板具体为电路板；所述立体天线至少为两个。

图13为根据本实施例的一种电路板组件的示意图。以两个立体天线为例，如图13所示，该电路板组件包括电路板2，立体天线2011和立体天线2022。

例如，如图13所示，所述立体天线2011与立体天线2022的第一辐射面、第二辐射面、第三辐射面均位于同一平面，则可基于到达相位差法测量目标(例如超宽带标签)相对于该电路板组件的方向角。

例如，如图10所示，所述立体天线2011和立体天线2022之间的间距为L，当目标发送的超宽带信号到达立体天线2011的相位为α1，到达立体天线2022 的相位为α2，根据确定该目标的方向角γ的值，其中f为立体天线2011和立体天线2022的中心频率，c为光速。

例如，所述立体天线的中心频率为f；相邻所述立体天线的间距为时，方向角简化了运算处理。

在另外一些实施例中，除了如图13所示，立体天线2011与立体天线2012 均设置于所述电路板2的同侧，立体天线2011与立体天线2012还可以分别设置于所述电路板2的不同侧。具体的，在一些实施例中，述立体天线2011与立体天线2022的第一辐射面、第二辐射面和第三辐射面分别平行，且立体天线2011与立体天线2011的辐射方向相反，具体的，例如立体天线2011在朝东的方向超宽带信号最强(即电路板2的东侧方向)，而立体天线2012在朝西的方向超宽带信号最强(即电路板2的西侧方向)，根据立体天线的方向图，以及根据目标发送的超宽带信号分别到达立体天线2011和立体天线2012的信号强度来确定所述目标相对于所述电路板组件的方向角。

例如，所述立体天线的数量大于2，且辐射方向朝向不同方向。例如，立体天线的数量为6个，参考图8或11，每个立体天线的超宽带信号最强方向分别在该立体天线的θ＝0°方向，6个所述立体天线的超宽带信号最强方向间隔 60°设置，则可根据目标发送的超宽带信号分别到达6个不同立体天线的信号强度来确定所述目标相对于所述电路板组件的方向角。例如，6个所述立体天线设置于六边形结构的电路板上，图14为根据本实施例的一种电路板组件的侧面示意图，如图14所示，6个立体天线1设置于六边形结构的电路板2的不同侧，每两个所述立体天线1的超宽带信号最强方向间隔60°。其中所述电路板2可以是6个平面电路板依次连接而成。

例如，电路板组件还包括：设置于所述电路板上的至少两个馈电端口、至少两个射频电路单元、至少两个超宽带模块以及至少一个控制模块；每个所述射频电路单元的两端分别连接于一个所述馈电端口、一个所述超宽带模块；每个所述馈电端口位于一个所述第三连接面与所述电路板的连接处；所述射频电路单元，包括第一开关、第二开关、低噪声放大器；所述第一开关包括控制端、第一端和第二端，所述第一开关的所述控制端与所述超宽带模块连接；所述第二开关包括控制端、第一端和第二端；所述第二开关的所述控制端与所述馈电端口连接；所述第一开关配置为控制信号经所述第一开关的所述第一端和所述第二开关的所述第一端发送，或，控制信号经所述第二开关的所述第二端、所述低噪声放大器和所述第一开关的所述第二端接收。

以两个立体天线、两个馈电端口、两个射频电路单元、两个超宽带模块以及一个控制模块为例，参考图15，图15为根据本实施例的一种电路板组件的示意性框图。电路板组件包括：设置于电路板2上的立体天线2011、立体天线 2012、馈电端口2021、馈电端口2022、射频电路单元2031、射频电路单元2032、超宽带模块2041、超宽带模块2042以及控制模块205。

其中，所述射频电路单元2031的两端分别连接所述馈电端口2021、所述超宽带模块2041；所述射频电路单元2032的两端分别连接所述馈电端口2022、所述超宽带模块2042。

其中，所述馈电端口2021、馈电端口202位于两个所述第三连接面与所述电路板2的连接处。

例如，所述射频电路单元2031，包括第一开关31、第二开关32、低噪声放大器33。例如，所述第一开关31包括控制端311、第一端312和第二端313，所述第一开关31的所述控制端311与所述超宽带模块2041连接。所述第二开关32包括控制端321、第一端322和第二端323；所述第二开关32的所述控制端321与所述馈电端口连接；所述第一开关31配置为控制信号经所述第一开关31的所述第一端312和所述第二开关32的所述第一端322发送，或，控制信号经所述第二开关32的所述第二端323、所述低噪声放大器33和所述第一开关31的所述第二端313接收。

例如，所述射频电路单元2032，包括第一开关51、第二开关52、低噪声放大器53。所述第一开关51包括控制端511、第一端512和第二端513，所述第一开关51的所述控制端511与所述超宽带模块2042连接。所述第二开关52 包括控制端521、第一端522和第二端523；所述第二开关52的所述控制端521 与所述馈电端口2022连接；所述第一开关51配置为控制信号经所述第一开关 51的所述第一端512和所述第二开关52的所述第一端522发送，或，控制信号经所述第二开关52的所述第二端523、所述低噪声放大器53和所述第一开关 51的所述第二端513接收。

其中，所述超宽带模块，例如，具体为具有超宽带测距、定位功能的超宽带芯片。所述控制模块，可以为单片机(MCU，Micro Control Unit)，例如为意法半导体公司的STM32系列单片机，又例如可以是三星公司的KS32系列单片机。所示第一开关、第二开关可以具体为射频开关。

本实施例提供的电路板组件，体积小，易于集成在整机设备(例如UWB 基站、UWB标签)中。

需要说明的是关于该电路板组件的工作原理可以参考本公开其他实施例中关于电路板组件各部分的工作原理的描述，在此不再赘述。

本实用新型实施例中，只涉及到与本实用新型实施例相关的结构，其他结构可参考通常涉及。在不冲突的情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例的特征可以相互组合。

以上仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围不局限于此，本公开的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种立体天线，设置于基板上，所述立体天线包括：第一辐射部件、第二辐射部件、馈电部件；其中，

所述第一辐射部件，包括第一辐射面，以及连接于所述第一辐射面与所述基板的第一连接面；所述第一连接面配置为通过所述基板接地；

所述第二辐射部件，包括第二辐射面，以及连接于所述第二辐射面与所述基板的第二连接面；所述第二连接面配置为通过所述基板接地；

所述馈电部件，包括第三辐射面，以及连接于所述第三辐射面与所述基板的第三连接面；所述第三连接面配置为通过所述基板馈入射频信号；

所述第一辐射面、所述第二辐射面和所述第三辐射面位于第一平面；所述基板位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面平行；所述第一辐射面与所述第二辐射面沿垂直对称轴对称设置，所述第三辐射面位于所述第一辐射面与所述第二辐射面之间且与所述第一辐射面的一边连接，所述第三辐射面的面积小于所述第一辐射面的面积；

所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面互相平行。

2.如权利要求1所述的立体天线，其中：

所述第一辐射面、所述第二辐射面以及所述第三辐射面沿水平对称轴对称设置；

所述第一辐射面与所述第三辐射面连接的一边边长为D，且与所述第三辐射面连接部分的长度为d1，未与所述第三辐射面连接部分沿所述水平对称轴对称且长度分别为d2；

所述D、所述d1以及所述d2之间的关系为：D＝d1+2*d2，且d1≤d2。

3.如权利要求2所述的立体天线，其中：

所述第一平面与所述第二平面的距离为18毫米；所述第一辐射面与所述第二辐射面之间的距离为4毫米；所述第一辐射面与所述第三辐射面连接的一边的所述边长D为14毫米。

4.如权利要求3所述的立体天线，其中：

所述第三辐射面具体为正方形结构，所述第三辐射面的边长为3毫米。

5.如权利要求4所述的立体天线，所述立体天线一体成型，其中：

所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面垂直与所述第一平面、所述第二平面；所述第一辐射面与所述第二辐射面具体为正方形结构；所述第一连接面包括对称设置的第一长条结构和第二长条结构，所述第一长条结构与所述第二长条结构的距离为4毫米，所述第一长条结构和所述第二长条结构的宽度为5毫米，高度为18毫米；所述第二连接面的宽度为14毫米，高度为18毫米；所述第三连接面的宽度为3毫米，高度为18毫米；

所述立体天线还包括对称设置于所述基板上的第四连接面和第五连接面，所述第四连接面与所述第五连接面的距离为4毫米；所述第一长条结构与所述第二连接面通过所述第四连接面连接，所述第二长条结构与所述第二连接面通过所述第五连接面连接，所述第四连接面和所述第五连接面的长度为5毫米，宽度为4毫米；

所述第二连接面靠近所述基板一侧还设置有凹槽，所述凹槽的宽度为4毫米。

6.如权利要求2所述的立体天线，其中：

所述第一平面与所述第二平面的距离为10毫米；所述第一辐射面与所述第二辐射面之间的距离为5毫米；所述第一辐射面与所述第三辐射面连接的一边的所述边长D为7毫米。

7.如权利要求6所述的立体天线，所述立体天线一体成型，其中：

所述第一连接面、所述第二连接面、所述第三连接面垂直于所述第一平面、所述第二平面；

所述第一辐射面与所述第二辐射面具体为正方形结构；所述第三辐射面具体为长方形结构，所述第三辐射面与所述第一辐射面连接的一边的边长为2毫米，所述第三辐射面的另一边的边长为4毫米；

所述第一连接面包括对称设置的第一长条结构和第二长条结构，所述第一长条结构与所述第二长条结构的距离为3毫米，所述第一长条结构和所述第二长条结构的宽度为2毫米，高度为10毫米；所述第二连接面的宽度为7毫米，高度为10毫米；所述第三连接面的宽度为2毫米，高度为10毫米；

所述立体天线还包括对称设置于所述基板上的第四连接面和第五连接面，所述第四连接面与所述第五连接面的距离为3毫米；所述第一长条结构与所述第二连接面通过所述第四连接面连接，所述第二长条结构与所述第二连接面通过所述第五连接面连接，所述第四连接面和所述第五连接面的长度为5毫米，宽度为2毫米；

所述第二连接面靠近所述基板一侧还设置有凹槽，所述凹槽的宽度为3毫米。

8.一种电路板组件，如权利要求1-7任一所述的立体天线以及基板；其中，所述基板具体为电路板；所述立体天线至少为两个。

9.如权利要求8所述的电路板组件，其中：所述立体天线的中心频率为f；相邻所述立体天线的间距为其中c为光速。

10.如权利要求9所述的电路板组件，所述电路板组件还包括：设置于所述电路板上的至少两个馈电端口、至少两个射频电路单元、至少两个超宽带模块以及至少一个控制模块；

每个所述射频电路单元的两端分别连接于一个所述馈电端口、一个所述超宽带模块；每个所述馈电端口位于一个所述第三连接面与所述电路板的连接处；所述射频电路单元，包括第一开关、第二开关、低噪声放大器；所述第一开关包括控制端、第一端和第二端，所述第一开关的所述控制端与所述超宽带模块连接；所述第二开关包括控制端、第一端和第二端；所述第二开关的所述控制端与所述馈电端口连接；所述第一开关配置为控制信号经所述第一开关的所述第一端和所述第二开关的所述第一端发送，或，控制信号经所述第二开关的所述第二端、所述低噪声放大器和所述第一开关的所述第二端接收；

所述立体天线设置于所述电路板的同侧，或，设置于所述电路板的不同侧。