CN210640365U - 一种应用于uwb无线网络的宽带全向天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其包括介质板，介质板的一面设有n字形金属带，介质板的另一面的底部横置设有工字形金属带，n字形金属带与工字形金属带相互连接，介质板的另一面的上部设有阵列结构，阵列结构的内部开设有增加电流路径的花瓶式开槽，花瓶式开槽的上部是倒置的三角形槽，花瓶式开槽的下部是圆形槽，三角形槽和圆形槽相互连通，圆形槽两侧的阵列结构向圆形槽的内侧分别延伸一L形金属块。本实用新型的n字形金属带，可以更好的实现阻抗匹配，有利于扩展天线的带宽；花瓶”结构开槽增加电流路径，有利于扩展天线的带宽。

Description

一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线。

背景技术

FCC 规定，民用UWB 频段为3.1-10.6 GHz，UWB 技术不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，所使用的脉冲宽度一般在0.1-0.33 ns 之间，因此其所占的频谱范围很宽，而发射/接收机的复杂度也大大降低。传统的通信系统是在带宽一定的情况下，通过改善信噪比来提高信道的容量，UWB系统则是通过增加带宽来提高信道的容量。信道容量一定的情况下，带宽与信噪比可以互补。UWB 技术在非常宽的频谱范围内采用低功率脉冲实现高速数据传输，故其发射的功率谱密度可以非常低，几乎被湮没在各种电磁干扰和噪声中，不会对常规窄带无线通信系统造成大的干扰，并可充分利用频谱资源。

目前为止大的部分UWB天线尺寸都偏大，现在的通信设备有趋于小型化，这就要求安装在设备上的天线在设计上要向小型化靠拢，尺寸大的天线明显不具备优势；更为重要的是许多天线不具备全向辐射的特性，无法实现360°的无死角覆盖，如果为了全角度的覆盖某一区域就需要去布置更多的设备，这使得成本要更高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线, 完全覆盖UWB网络3.5~4.5GHz工作频段，且天线增益高，天线尺寸小，可全向辐射。

本实用新型采用的技术方案是：

一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其包括介质板，介质板的一面设有n字形金属带，介质板的另一面的底部横置设有工字形金属带， n字形金属带与工字形金属带相互连接，介质板的另一面的上部设有阵列结构，阵列结构的内部开设有增加电流路径的花瓶式开槽，花瓶式开槽的上部是倒置的三角形槽，花瓶式开槽的下部是圆形槽，三角形槽和圆形槽相互连通，圆形槽两侧的阵列结构向圆形槽的内侧分别延伸一L形金属块。

进一步地，两个L形金属块以圆形槽的圆心呈中心对称设置。

进一步地，阵列结构包括上至下依次连接设置的矩形上部、蛇形弯曲部和矩形下部，花瓶式开槽设于矩形下部的中部，蛇形弯曲部的下端与矩形下部相对花瓶式开槽的一次边连接。

进一步地，所述n字形金属带通过一过孔与工字形金属带相连。

进一步地，天线的谐振频率为3.5~4.5GHz。

进一步地，所述介质板为FR4 介质基板。

进一步地，所述FR4介质基板的相对介电常数为4.4±5％，FR4 介质基板的厚度为6mm±0.25mm，长度为80mm±0.25mm,宽度8mm±0.25mm。

进一步地，矩形下部的下端对应横置的工字形金属带的上凹口呈间隙设置。

本实用新型采用以上技术方案，提供一种应用于UWB无线网络的的小型化全向高增益天线，在介质板的阵列结构上设有花瓶式开槽，花瓶式开槽用于增加电流路径，拓展带宽。阵列结构用于增加增益，并设置n字形金属带用于调节阻抗，拓展带宽。本实用新型的有益效果在于：n字形金属带，可以更好的实现阻抗匹配，有利于扩展天线的带宽；花瓶”结构开槽增加电流路径，有利于扩展天线的带宽。本实用新型的整个天线设计简单，体积小，成本低。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；

图1为本实用新型应用于UWB无线网络的小型化全向高增益天线振子的正面；

图2为本实用新型应用于UWB无线网络的小型化全向高增益天线的振子背面；

图3为本实用新型应用于UWB无线网络的小型化全向高增益天线的振子侧面；

图4为本实用新型应用于UWB无线网络的小型化全向高增益天线的S11；

图5为本实用新型应用于UWB无线网络的小型化全向高增益天线的SWR；

图6为本实用新型应用于UWB无线网络的小型化全向高增益天线的方向图；

图中：1-介质板；2-工字形金属带；3-花瓶式开槽；4-n字形金属带；5-阵列结构；6-过孔。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示的一种应用于UWB无线网络的的小型化全向高增益天线，其包括介质板1，介质板1的一面设有n字形金属带4，介质板1的另一面的底部横置设有工字形金属带2， n字形金属带4与工字形金属带2相互连接，介质板1的另一面的上部设有阵列结构5，阵列结构5的内部开设有增加电流路径的花瓶式开槽3，花瓶式开槽3的上部是倒置的三角形槽，花瓶式开槽3的下部是圆形槽，三角形槽和圆形槽相互连通，圆形槽两侧的阵列结构5向圆形槽的内侧分别延伸一L形金属块。

进一步地，两个L形金属块以圆形槽的圆心呈中心对称设置。

进一步地，阵列结构5包括上至下依次连接设置的矩形上部、蛇形弯曲部和矩形下部，花瓶式开槽3设于矩形下部的中部，蛇形弯曲部的下端与矩形下部相对花瓶式开槽3的一次边连接。

进一步地，所述n字形金属带4通过一过孔与工字形金属带2相连。

进一步地，天线的谐振频率为3.5~4.5GHz。

进一步地，所述介质板1为FR4 介质基板。

进一步地，所述FR4介质基板的相对介电常数为4.4±5％，FR4 介质基板的厚度为6mm±0.25mm，长度为80mm±0.25mm,宽度8mm±0.25mm。

进一步地，矩形下部的下端对应横置的工字形金属带2的上凹口呈间隙设置。

下面就本实用新型的工作原理做详细说明。

对称偶极子天线由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连，常见的偶极子天线是半波天线，它的总长度近似为工作波长的一半。对称偶极子天线具有水平全向辐射的特性，采用偶极子天线的能够实现方向图全向覆盖。但是对称偶极子天线增的益较低，需要通过增加阵列的形式去提高增益。弯折阵子形成180°相位差，使得天线辐射阵子的电流相位一致，辐射效果叠加达到提高增益的目的。 n形结构从馈电一端延伸至介质板1的背面并将馈电的另一端做“花瓶”结构的开槽实现宽带宽。天线的阵列结构5的电流方向一致形成全向辐射。

如图4-6之一所示，本实用新型的背面n形金属带相对的正面花瓶式开槽3两者耦合叠加，增加天线带宽，带宽覆盖3.5~4.5GHz。天线实现全向辐射，覆盖范围广；天线的增益最高可达4dB，性能稳定；天线整体尺寸小，占用设备的空间小。

本实用新型采用以上技术方案，提供一种应用于UWB无线网络的的小型化全向高增益天线，在介质板1的阵列结构5上设有花瓶式开槽3，花瓶式开槽3用于增加电流路径，拓展带宽。阵列结构5用于增加增益，并设置n字形金属带4用于调节阻抗，拓展带宽。本实用新型的有益效果在于：n字形金属带4，可以更好的实现阻抗匹配，有利于扩展天线的带宽；花瓶”结构开槽增加电流路径，有利于扩展天线的带宽。本实用新型的整个天线设计简单，体积小，成本低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (8)

1.一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其特征在于：其包括介质板，介质板的一面设有n字形金属带，介质板的另一面的底部横置设有工字形金属带， n字形金属带与工字形金属带相互连接，介质板的另一面的上部设有阵列结构，阵列结构的内部开设有增加电流路径的花瓶式开槽，花瓶式开槽的上部是倒置的三角形槽，花瓶式开槽的下部是圆形槽，三角形槽和圆形槽相互连通，圆形槽两侧的阵列结构向圆形槽的内侧分别延伸一L形金属块。

2.根据权利要求1所述的一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其特征在于：两个L形金属块以圆形槽的圆心呈中心对称设置。

3.根据权利要求1所述的一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其特征在于：阵列结构包括上至下依次连接设置的矩形上部、蛇形弯曲部和矩形下部，花瓶式开槽设于矩形下部的中部，蛇形弯曲部的下端与矩形下部相对花瓶式开槽的一次边连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其特征在于：所述n字形金属带通过一过孔与工字形金属带相连。

5.根据权利要求1所述的一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其特征在于：天线的谐振频率为3.5~4.5GHz。

6.根据权利要求1所述的一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其特征在于：所述介质板为FR4 介质基板。

7.根据权利要求1所述的一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其特征在于：所述FR4介质基板的相对介电常数为4.4±5％，FR4 介质基板的厚度为6mm±0.25mm，长度为80mm±0.25mm,宽度8mm±0.25mm。

8.根据权利要求1所述的一种应用于UWB无线网络的宽带全向天线，其特征在于：矩形下部的下端对应横置的工字形金属带的上凹口呈间隙设置。

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