CN209948047U - 一种超宽带圆极化全向天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超宽带圆极化全向天线，包括：馈线(3)、巴伦(2)、天线振子(1)；其中，所述馈线(3)，具有接地部分(4)和输入部分(31)，并呈现“凸”字形金属片结构，所述输入部分(31)直接与射频连接器或射频电缆的中心导体相连；所述接地部分(4)的底部(42)与射频连接器或射频线缆的地线相连，且其两端具有矩形金属片结构，尤其辐射部分为不对称振子天线形式。通过不同的振子长度展宽了天线工作频段。

Description

一种超宽带圆极化全向天线

技术领域

本实用新型涉及一种天线，尤其是一种超宽带圆极化全向天线。

背景技术

目前，基于FCC认证的超宽带(UWB)channel5(6.2GHz-6.7GHz)定位有诸多优点，主要方案有TOF(TOA)、TDOA和AOA，天线端的性能对定位精度及测量相位差精度的影响不可小觑，天线端性能的主要参数包括天线尺寸、天线时延，天线效率、驻波比、增益、方向图。

现存UWB天线为满足超宽带及高频特性，一般为双锥天线或vivaldi、螺旋天线。其中双锥天线参数较好，但其尺寸比较大，且需要精密机械加工，成本较高。Vivaldi或螺旋天线尽管带宽较宽，但是由于其相位中心变化较大，导致信号畸变较大，难以满足使用要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超宽带圆极化全向天线。

本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种超宽带圆极化全向天线，包括：

馈线(3)、巴伦(2)、天线振子(1)；

其中，所述馈线(3)，具有接地部分(4)和输入部分(31)，并呈现“凸”字形金属片结构，中间具有凹槽，所述输入部分(31)直接与射频连接器或射频电缆的中心导体相连；

所述接地部分(4)的底部(42)与射频连接器或射频线缆的地线相连，且其两端具有矩形金属片结构。

优选的是，所述馈线(3)具有中心导体，且所述中心导体与接地部分保持一定间距；

所述馈线的中心导体、接地部分分别与巴伦的中心导体和巴伦的外导体直接相连，由此将射频信号传输到巴伦中。

优选的是，所述巴伦(2)由金属组成，且设置于馈线的凹槽中，用于将馈线中的不平衡射频信号转换为幅度相等、相位相反的平衡射频信号送往天线振子进行辐射；

其中巴伦底部的外部导体、中心导体分别与馈线的中心导体和接地部分相连接，巴伦顶部的左侧外部导体通过过孔与巴伦的中心导体相连，并将不平衡部分的射频信号进行短路并转换。

优选的是，天线振子(1)由蝴蝶型金属片组成，包括：左翼振子(101)和右翼振子(102)。用于将巴伦来的射频信号向空间进行有效辐射；

其中两翼的振子长度不同，用于覆盖不同的频率。

优选的是，左翼振子的长度较短，用于辐射高频段信号；右翼振子的长度较长，用以辐射低频段信号。

优选的是，所述天线的左翼振子与巴伦的左侧外导体相连，天线的右翼振子与巴伦的右侧外导体直接相连。

优选的是，所述天线采用印制电路板工作制作而成。

本实用新型提供的天线，尤其辐射部分为不对称振子天线形式。通过不同的振子长度展宽了天线工作频段。由于振子天线的辐射方向图较宽，天线波束的全向性较螺旋天线和vivaldi天线更好，使得天线能覆盖更宽的角度范围。且天线的对称性更好，可达5度以内。

本实用新型的其它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，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型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

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述，以使得本实用新型的上述优点更加明确。其中，

图1是本实用新型超宽带圆极化全向天线的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型提供一种小型圆极化全向天线，适用于6.2GHz-6.7GHz UWB定位，实现天线尺寸小，延时低，效率高，增益强，方向图全向性好的特点，提高UWB定位及测量相位差的精度。

具体来说，所述超宽带圆极化全向天线，主要由馈线(3)、巴伦(2)、天线振子(1)组成。

如图所示，其中馈线(3)，呈“凸”字形金属片结构，且中间具有凹槽，巴伦(2)设置于凹槽中，所述馈线(3)是共面波导馈线结构。其优点是体积小，其中馈线的输入部分31直接与射频连接器或射频电缆的中心导体相连。其中下底长4.9mm，宽2.2mm，上底长14.8mm，宽1.6mm。其对应的接地部分(4)作为馈线部分的参考地平面，其底部42与射频连接器或射频线缆的地线相连。其采用两端对称的矩形金属片结构，其长度和宽度分别为5.6mm和4.9mm。

其中，为了保证天线辐射效率，需要将射频信号进行有效传输，馈线的中心导体应该与接地部分应保持一定间距，其具体距离应保证与后续电缆的特性阻抗相匹配(例如50欧姆)。馈线的中心导体、接地部分分别与巴伦的中心导体和巴伦的外导体直接相连。将射频信号传输到巴伦中。馈线尺寸为3.03mm×0.548mm；

巴伦(2)由金属组成，尺寸为5.44mm×2.43mm。其主要作用是将馈线中的不平衡射频信号转换为幅度相等、相位相反的平衡射频信号送往天线振子进行辐射。其中巴伦底部的外部导体、中心导体分别与馈线的中心导体和接地部分相连。巴伦顶部的左侧外部导体通过过孔与巴伦的中心导体相连，将不平衡部分的射频信号进行短路并转换。

天线振子(1)由蝴蝶型金属片组成，包括：左翼振子(101)和右翼振子(102)。其作用是将巴伦来的射频信号向空间进行有效辐射。其中两翼的振子长度不同，用于覆盖不同的频率。其中左翼振子的长度较短，用于辐射高频段信号。右翼振子的长度较长，用以辐射低频段信号。天线的左翼振子与巴伦的左侧外导体相连，天线的右翼振子与巴伦的右侧外导体直接相连。左翼振子的具体长度为6mm，末端宽度为2.1mm，整体呈类三角形；右翼振子的具体长度为3.3mm，末端宽度为1.4mm，整体呈类三角形。

其中，在实施例中，整体天线尺寸为23.89mm×13.99mm，采用印制电路板工作制作而成。

其中，采取上述方案以后，6GHz频率下最大增益为2.5932dBi，6.5GHz频率下最大增益为2.6088dBi，7GHz频率下最大增益为2.3455dBi。

本实用新型提供的天线，尤其辐射部分为不对称振子天线形式。通过不同的振子长度展宽了天线工作频段。由于振子天线的辐射方向图较宽，天线波束的全向性较螺旋天线和vivaldi天线更好，使得天线能覆盖更宽的角度范围。且天线的对称性更好，可达5度以内。

另外由于其相位中心更为稳定，因此天线对天线输入信号的畸变较小，缩短UWB应用中信号发送和接收时延的波动，使得天线在AOA应用中相位检测精度和时间检测精度提高，

本实用新型提供的天线，可以通过FPC或PCB的形式加工，克服了传统双锥天线体积大不易集成、整体成本高的缺点。因其体积小巧，可以方便的批量生产并集成到手持设备等小型电子产品中，如腕带手环、手持遥控器等。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超宽带圆极化全向天线，其特征在于，包括：

馈线(3)、巴伦(2)、天线振子(1)；

其中，所述馈线(3)，具有接地部分(4)和输入部分(31)，并呈现“凸”字形金属片结构，中间具有凹槽，所述输入部分(31)直接与射频连接器或射频电缆的中心导体相连；

所述接地部分(4)的底部(42)与射频连接器或射频线缆的地线相连，且其两端具有矩形金属片结构。

2.根据权利要求1所述的超宽带圆极化全向天线，其特征在于，所述馈线(3)具有中心导体，且所述中心导体与接地部分保持一定间距；

所述馈线的中心导体、接地部分分别与巴伦的中心导体和巴伦的外导体直接相连，由此将射频信号传输到巴伦中。

3.根据权利要求1或2所述的超宽带圆极化全向天线，其特征在于，所述巴伦(2)由金属组成，并设置于馈线(3)的凹槽中，用于将馈线中的不平衡射频信号转换为幅度相等、相位相反的平衡射频信号送往天线振子进行辐射；

其中巴伦底部的外部导体、中心导体分别与馈线的中心导体和接地部分相连接，巴伦顶部的左侧外部导体通过过孔与巴伦的中心导体相连，并将不平衡部分的射频信号进行短路并转换。

4.根据权利要求3所述的超宽带圆极化全向天线，其特征在于，天线振子(1)由蝴蝶型金属片组成，包括：左翼振子(101)和右翼振子(102)，用于将巴伦来的射频信号向空间进行有效辐射；

其中两翼的振子长度不同，用于覆盖不同的频率。

5.根据权利要求4所述的超宽带圆极化全向天线，其特征在于，左翼振子的长度较短，用于辐射高频段信号；右翼振子的长度较长，用以辐射低频段信号。

6.根据权利要求4所述的超宽带圆极化全向天线，其特征在于，所述天线的左翼振子与巴伦的左侧外导体相连，天线的右翼振子与巴伦的右侧外导体直接相连。

7.根据权利要求4所述的超宽带圆极化全向天线，其特征在于，所述天线采用印制电路板工作制作而成。