CN210245713U - 等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其包括：方形介质基板和印刷在所述介质基板正背两面的两片辐射贴片，所述介质基板的正背面分别印刷有两条重叠的微带馈线，两块辐射贴片结构相同且关于所述微带馈线轴对称设置；所述辐射贴片的轮廓线包括三段，其中一段符合等差半径圆弧曲线，另外两段均符合指数曲线。本实用新型通过采用指数型曲线和等差半径圆弧曲线闭合的平面结构有效的减小了天线辐射贴片的面积，缩小了天线的尺寸，简化了制图难度，延长了电流路径，从而起到了展宽阻抗带宽的目的。

Description

等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线

技术领域

本实用新型涉及天线领域。更具体地说，本实用新型涉及一种等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线。

背景技术

近来，在通信领域出现了一个新的技术词汇——超宽带无线通信，现代意义上的超宽带UWB(Ultra Wide Band)无线电，又称冲激无线电(Impulse Radio)、无载波无线电(Carrier-free Radio)、非正弦无线电(Nonsinusaidal Radio)等。与传统的通信系统相比，具有隐蔽性好、低截获率、保密性好等非常突出的优点，能很好的满足现代通信系统对安全性的要求，它还具有发射和接收电路简单、对现存通信系统影响小、成本低于全数字化、很强的抗多径衰落功能等优点。

UWB天线的结构复杂多样，早期的UWB天线结构主要是立体结构，如双锥天线、扇形偶极子天线等。这些天线存在体积大、馈电难、辐射效率低等缺点。随着微波集成电路的发展，UWB贴片天线不断发展起来，如微带天线、槽线天线等，这些天线结构简单，平面结构，非常有利于便携通信设备中的应用，同时可有利用光刻技术，制成毫米波、亚毫米波段的UWB集成天线。与槽线天线相比，微带天线的主要缺点是带宽比较窄，目前扩展其带宽的研究已经相对成熟。而对于槽线天线，它属于行波天线，具有良好的宽带特性，但其存在辐射贴片面积大，天线尺寸大，抗阻带宽窄，设计参数较多，加工工艺复杂等问题，因此还需要对其结构进行改进，以满足超宽带无线通讯系统对超宽带天线的要求。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其辐射贴片由指数型曲线和等差半径圆弧曲线闭合的平面构成，通过微带馈线对辐射贴片进行馈电，使本实用新型所述超宽带天线具有结构简单、易加工、阻抗带宽宽等优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其包括方形介质基板和印刷在所述介质基板正背两面的两片辐射贴片，所述介质基板的正背面分别印刷有两条重叠的微带馈线，两块辐射贴片结构相同且关于所述微带馈线轴对称设置；所述辐射贴片的轮廓线包括三段，其中一段符合等差半径圆弧曲线，另外两段均符合指数曲线。

优选的是，所述指数曲线包括上指数曲线和下指数曲线，所述等差半径圆弧曲线由七个半径值为等差数列的圆弧组成，其中第一个圆弧的起始端与所述下指数曲线的一端闭合，第七个圆弧的尾端与所述上指数曲线的一端闭合，所述下指数曲线的第二端与所述上指数曲线的第二端重合并与所述微带馈线连接。

优选的是，所述等差半径圆弧曲线的各圆弧半径公差为10mm。

优选的是，所述微带馈线一端与所述辐射贴片连接，并沿所述介质基板的对称轴向下延伸；所述介质基板的背面还设置有接地贴片，所述接地贴片与所述介质基板背面的微带馈线的另一端连接；所述接地贴片由两个四分之一圆弧和一条直线闭合的平面构成，所述接地贴片关于所述微带馈线轴对称。

优选的是，所述介质基板正面的微带馈线沿对称轴向下延伸至所述介质基板的底部，所述介质基板背面的微带馈线沿对称轴向下延伸至所述接地贴片的两个圆弧的闭合处。

优选的是，所述接地贴片的两个圆弧的半径均为57mm。

优选的是，所述介质基板正面的微带馈线的长度为176mm，宽度为3mm；所述介质基板背面的微带馈线的长度为119mm，宽度为3mm。

优选的是，所述介质基板为聚四氟乙烯材料制成。

优选的是，所述介质基板的长度为350mm，宽度为340mm，厚度为1.58mm。

本实用新型至少包括以下有益效果：通过采用指数型曲线和等差半径圆弧曲线闭合的平面结构设置特殊形状的辐射贴片，有效的减小了天线辐射贴片的面积，缩小了天线的尺寸，简化了制图难度，延长了电流路径，从而起到了展宽阻抗带宽的目的，带宽可达到1.0-20GHz；通过改变等差半径圆弧的半径的公差，可以调节天线带宽；通过改变接地贴片的大小，可以优化阻抗匹配。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的一种技术方案的正面结构示意图；

图2为本实用新型的一种技术方案的背面结构示意图；

图3为本实用新型的一种技术方案的正背面结构叠加示意图；

图4为本实用新型的一种技术方案的电压驻波比曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并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。

如图1-3所示，本实用新型提供一种等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其包括方形介质基板100和印刷在所述介质基板100正背两面的两片辐射贴片101，所述介质基板100的正背面分别印刷有两条重叠的微带馈线102，两块辐射贴片101结构相同且关于所述微带馈线102轴对称设置；所述辐射贴片101的轮廓线包括三段，其中一段符合等差半径圆弧曲线103，另外两段均符合指数曲线。本实用新型在介质基板100正背两面分别印刷上两片对踵型辐射贴片101，以及两条重叠的微带馈线102，两块辐射贴片101结构相同且关于所述微带馈线102轴对称，所述辐射贴片101的轮廓线分别符合等差半径圆弧曲线103和指数曲线，所述指数曲线是根据函数表达式y＝±y₀×e^qx给出的，其中q为渐变指数；等差半径圆弧曲线103由多个不同半径值的圆弧连接而成，各个圆弧的半径值呈等差数列分布。本实用新型设计特殊形状的辐射贴片101，采用指数型曲线和等差半径圆弧曲线103为轮廓线形成的平面结构，有效减小了辐射贴片101的面积，从而缩小了天线的尺寸；降低了制图难度，简化了设计参数，同时延长了电流路径，起到了展宽阻抗带宽的目的；另外，通过改变等差半径圆弧的半径的公差，可以调节天线带宽，增加本实用新型的适用范围。

在另一种技术方案中，如图1-3所示，所述指数曲线包括上指数曲线103和下指数曲线104，所述等差半径圆弧曲线103由七个半径值为等差数列的圆弧组成，其中第一个圆弧的起始端与所述下指数曲线105的一端闭合，第七个圆弧的尾端与所述上指数曲线104的一端闭合，所述下指数曲线105的第二端与所述上指数曲线104的第二端重合并与所述微带馈线102连接。所述微带馈线102与辐射贴片101连接，对所述辐射贴片101进行馈电；七个半径值为等差数列的圆弧依次连接成曲线，并分别与两条指数曲线首尾连接，形成所述辐射贴片101的轮廓线，使电流路径增加，从而展宽阻抗带宽，改变各个圆弧的半径公差，可以调节天线带宽，满足不同的需求，通过选择指数型曲线与等差半径圆弧曲线103之间合适的间距，调整几个圆弧半径的公差以及圆弧的数量，可以实现最大的阻抗带宽。

在另一种技术方案中，如图1-3所示，所述等差半径圆弧曲线103的各圆弧半径公差为10mm。半径公差过大，天线带宽过窄，阻抗带宽过窄；半径公差过小，天线带宽变宽，辐射贴片101面积增大，天线尺寸增大，也会引起阻抗带宽变窄。

在另一种技术方案中，如图1-3所示，所述微带馈线102一端与所述辐射贴片101连接，并沿所述介质基板100的对称轴向下延伸；所述介质基板100的背面还设置有接地贴片106，所述接地贴片106与所述介质基板100背面的微带馈线102的另一端连接；所述接地贴片106由两个四分之一圆弧和一条直线闭合的平面构成，所述接地贴片106关于所述微带馈线102轴对称。所述接地贴片106位于所述介质基板100背部，连接所述介质基板100背面的微带馈线102的底端，通过调节圆弧的半径，可改变所述接地贴片106的大小，从而优化阻抗匹配。

在另一种技术方案中，如图1-3所示，所述介质基板100正面的微带馈线102沿对称轴向下延伸至所述介质基板100的底部，所述介质基板100背面的微带馈线102沿对称轴向下延伸至所述接地贴片106的两个圆弧的闭合处。所述介质基板100正背两面的微带馈线102重叠，且位于所述介质基板100的中轴线上，所述介质基板100正面的微带馈线102由所述辐射贴片101的下指数曲线105与上指数曲线104重合处起向下延伸至介质基板100底部，所述介质基板100背面的微带馈线102由所述辐射贴片101的下指数曲线105与上指数曲线104重合处起向下延伸至所述接地贴片106的两个圆弧的闭合处，采用微带馈线102给辐射贴片101馈电，实现了馈电简单。

在另一种技术方案中，如图1-3所示，所述接地贴片106的两个圆弧的半径均为57mm。通过调节圆弧的半径，可改变所述接地贴片106的大小，从而优化阻抗匹配。

在另一种技术方案中，如图1-3所示，所述介质基板100正面的微带馈线102的长度为176mm，宽度为3mm；所述介质基板100背面的微带馈线102的长度为119mm，宽度为3mm。

在另一种技术方案中，如图1-3所示，所述介质基板100为聚四氟乙烯材料制成。聚四氟乙烯下料价格便宜，加工方便，可有效降低加工成本。

在另一种技术方案中，如图1-3所示，所述介质基板100的长度为350mm，宽度为340mm，厚度为1.58mm。

如图4所示，为本实用新型所述等差半径圆弧曲线103所构成的新型超宽带天线的电压驻波比曲线图，从图中可以看到天线的阻抗带宽为1.00GHz-20GHz，倍频带宽为20:1，完全满足FCC(美国联邦通信委员会)的频带要求。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，包括方形介质基板和印刷在所述介质基板正背两面的两片辐射贴片，所述介质基板的正背面分别印刷有两条重叠的微带馈线，两块辐射贴片结构相同且关于所述微带馈线轴对称设置；所述辐射贴片的轮廓线包括三段，其中一段符合等差半径圆弧曲线，另外两段均符合指数曲线。

2.如权利要求1所述的等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，所述指数曲线包括上指数曲线和下指数曲线，所述等差半径圆弧曲线由七个半径值为等差数列的圆弧组成，其中第一个圆弧的起始端与所述下指数曲线的一端闭合，第七个圆弧的尾端与所述上指数曲线的一端闭合，所述下指数曲线的第二端与所述上指数曲线的第二端重合并与所述微带馈线连接。

3.如权利要求2所述的等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，所述等差半径圆弧曲线的各圆弧半径公差为10mm。

4.如权利要求1所述的等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，所述微带馈线一端与所述辐射贴片连接，并沿所述介质基板的对称轴向下延伸；所述介质基板的背面还设置有接地贴片，所述接地贴片与所述介质基板背面的微带馈线的另一端连接；所述接地贴片由两个四分之一圆弧和一条直线闭合的平面构成，所述接地贴片关于所述微带馈线轴对称。

5.如权利要求4所述的等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，所述介质基板正面的微带馈线沿对称轴向下延伸至所述介质基板的底部，所述介质基板背面的微带馈线沿对称轴向下延伸至所述接地贴片的两个圆弧的闭合处。

6.如权利要求5所述的等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，所述接地贴片的两个圆弧的半径均为57mm。

7.如权利要求6所述的等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，所述介质基板正面的微带馈线的长度为176mm，宽度为3mm；所述介质基板背面的微带馈线的长度为119mm，宽度为3mm。

8.如权利要求1所述的等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，所述介质基板为聚四氟乙烯材料制成。

9.如权利要求1所述的等差半径圆弧曲线所构成的新型超宽带天线，其特征在于，所述介质基板的长度为350mm，宽度为340mm，厚度为1.58mm。

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