CN214848993U - 一种用于uwb室内定位的小型化双频天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于UWB室内定位的小型化双频天线，包括基板，所述基板的上层设有多个辐射贴片，下层设有导电的第一地板，所述第一地板上设有连接器，所述连接器上设有信号焊盘，多个所述辐射贴片分别通过过渡传输线和共面波导传输线与所述信号焊盘连接。相比于传统的UWB室内定位天线，本实用新型具有小型化、高增益和低剖面等多种优势，可广泛应用于各种实际场景中。

Description

一种用于UWB室内定位的小型化双频天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种用于UWB室内定位的小型化双频天线。

背景技术

UWB(超宽带)室内定位技术主要通过发送和接收纳秒级的窄脉冲来实现高速通信，相比与传统的通信系统，该技术还具有穿透能力强、低延时、精准定位等多种优点。随着物联网的迅速发展，UWB室内定位技术广泛应用于物流监控、汽车防撞、人员跟踪和定位等场景，具有较大的应用价值。通常UWB室内定位系统主要采用CH5(6.24-6.74GHz)和CH9(7.74-8.24GHz)两个频段，占用带宽各为500MHz。由于移动终端的内部电磁环境较为复杂，且使用空间有限，因此设计一款应用于移动终端UWB室内定位的小型化双频天线具有较大的挑战和价值。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型提供一种用于UWB室内定位的小型化双频天线，具有小型化、高增益和低剖面等优点，可广泛应用于各种实际场景中。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种用于UWB室内定位的小型化双频天线，包括基板，所述基板的上层设有多个辐射贴片，下层设有导电的第一地板，所述第一地板上设有连接器，所述连接器上设有信号焊盘，多个所述辐射贴片分别通过过渡传输线和共面波导传输线与所述信号焊盘连接。

优选地，所述辐射贴片的数量为3个，且3个所述辐射贴片呈T型分布。

优选地，3个所述辐射贴片包括第一辐射贴片、第二辐射贴片和第三辐射贴片，其中设置在T型分布的下方的所述第一辐射贴片为发射天线，设置在T型分布的左右两侧的所述第二辐射贴片和所述第三辐射贴片为接收天线。

优选地，所述基板的上层还设有导电的第二地板，所述第二地板通过短路探针与所述第一地板连接。

优选地，所述共面波导传输线包括设置在所述第二地板上的第一共面波导传输线和设置在所述第一地板上的第二共面波导传输线，所述第一共面波导传输线与所述第二共面波导传输线通过短路探针连接。

优选地，所述连接器上还设有第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述第一接地焊盘通过短路探针与所述第二地板连接，所述第二接地焊盘与所述连接器的多个引脚连接。

优选地，所述第二地板为矩形结构。

优选地，所述过渡传输线的长度为工作波长的1/4。

优选地，所述基板为矩形或者圆形。

优选地，所述基板的厚度≥0.4mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：相比于传统的UWB室内定位天线，本实用新型具有小型化、高增益和低剖面等多种优势，可广泛应用于各种实际场景中。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的用于UWB室内定位的小型化双频天线的俯视图；

图2是图1的天线的上层结构图；

图3是图1的天线的下层结构图；

图4是本实用新型实施例二的用于UWB室内定位的小型化双频天线的俯视图；

图5是图4的天线的上层结构图；

图6是图4的天线的下层结构图；

图7是本实用新型实施例一和二的天线的S参数曲线图；

图8是本实用新型实施例一和二的天线的增益曲线图；

图9是本实用新型实施例一和二的天线在6.5GHz频率下的辐射方向图；

图10是本实用新型实施例一和二的天线在8GHz频率下的辐射方向图；

图11是本实用新型实施例一和二的天线的基板厚度从0.1mm到0.4mm时，基板厚度对天线增益的影响曲线。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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实施例和简化描述，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图3所示，本实用新型实施例一公开了一种用于UWB室内定位的小型化双频天线，天线为矩形图案，该天线包括基板1，基板1的下层印刷有金属地板2，上层印刷有矩形的辐射贴片31、32、33；在金属地板2的中央设有连接器的信号焊盘91和接地焊盘92、93，且辐射贴片31、32、33依次通过上层的过渡传输线41、42、43和共面波导传输线51、52、53以及下层的共面波导传输线81、82、83与连接器的信号焊盘91连接。

其中，3个辐射贴片31、32、33呈T型分布，且其中的辐射贴片31作为发射天线，辐射天线32和33作为接收天线；该T型分布形成UWB天线阵列结构，实际应用场景以该结构方式进行信号探测，可使定位系统以最好的天线，最简单的系统结构，实现多目标的探测和三维定位，并且使得天线具有小型化的优点。

过渡传输线41、42、43的长度为工作波长的1/4；上层的共面波导传输线51、52、53采用矩形地板6，且矩形地板6通过短路探针7与金属地板2连接；在本实施例中，上层的共面波导传输线51、52、53在末端分别通过短路探针7与下层的共面波导传输线81、82、83连接；下层的共面波导传输线81、82、83的末端设置连接器的信号焊接盘91；连接器的接地焊盘92通过短路探针7与上层的矩形地板6连接，接地焊盘93与连接器的多个引脚连接。

本实施例中，基板1的厚度为0.4mm，采用LCP(液晶聚合物)材料制成。

如图4至图6所示，是本实用新型实施例二公开的用于UWB室内定位的小型化双频天线，本实施例与实施例一的区别仅在于，本实施例的天线为圆形图案。

如图7所示，是本实用新型实施例一和二的天线的S参数曲线图，S参数也就是散射参数，其中图中S后面的数字1、2、3分别代表天线1(辐射贴片31)、天线2(辐射贴片32)和天线3(辐射贴片33)，也即S11为输入反射系数，即输入回波损耗，S22和S33为输出反射系数，也就是输出回波损耗；S12为反向传输系数，也就是隔离；S13表示近端串扰，S23表示远端串扰。从图中可以看出，三个天线均谐振在6.5GHz和8GHz频率附近，且隔离度均大于20dB。

如图8所示，是本实用新型实施例一和二的天线的增益曲线图，其中ANT1表示天线1(辐射贴片31)，ANT2表示天线2(辐射贴片32)，ANT3表示天线3(辐射贴片33)；从图中可以看出三个天线在6.5GHz和8GHz频率处均具有较高增益，均大于4dB。

如图9和图10所示，是本实用新型实施例一和二的天线在6.5GHz频率和8GHz下的辐射方向图，其中ANT1表示天线1(辐射贴片31)，ANT2表示天线2(辐射贴片32)，ANT3表示天线3(辐射贴片33)；从图中可以看出三个天线的辐射均为定向特性，且稳定性较好。

如图11所示，是本实用新型实施例一和二的天线的基板厚度th从0.1mm到0.4mm时，基板厚度对天线增益的影响曲线。从图中可以看出，当基板的厚度越薄时，天线的增益下降，在实际应用中，天线基板的厚度受加工工艺和成本的影响。在本实施例中，最优选择的基板厚度为0.4mm，如根据需要工艺改进，天线基板在可控成本内可增加厚度的话，可以选用更厚的基板。

相比于传统的UWB室内定位天线，本实用新型具有小型化、高增益和低剖面等多种优势，可广泛应用于各种实际场景中。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于UWB室内定位的小型化双频天线，其特征在于，包括基板，所述基板的上层设有多个辐射贴片，下层设有导电的第一地板，所述第一地板上设有连接器，所述连接器上设有信号焊盘，多个所述辐射贴片分别通过过渡传输线和共面波导传输线与所述信号焊盘连接。

2.根据权利要求1所述的小型化双频天线，其特征在于，所述辐射贴片的数量为3个，且3个所述辐射贴片呈T型分布。

3.根据权利要求2所述的小型化双频天线，其特征在于，3个所述辐射贴片包括第一辐射贴片、第二辐射贴片和第三辐射贴片，其中设置在T型分布的下方的所述第一辐射贴片为发射天线，设置在T型分布的左右两侧的所述第二辐射贴片和所述第三辐射贴片为接收天线。

4.根据权利要求1所述的小型化双频天线，其特征在于，所述基板的上层还设有导电的第二地板，所述第二地板通过短路探针与所述第一地板连接。

5.根据权利要求4所述的小型化双频天线，其特征在于，所述共面波导传输线包括设置在所述第二地板上的第一共面波导传输线和设置在所述第一地板上的第二共面波导传输线，所述第一共面波导传输线与所述第二共面波导传输线通过短路探针连接。

6.根据权利要求4所述的小型化双频天线，其特征在于，所述连接器上还设有第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述第一接地焊盘通过短路探针与所述第二地板连接，所述第二接地焊盘与所述连接器的多个引脚连接。

7.根据权利要求4所述的小型化双频天线，其特征在于，所述第二地板为矩形结构。

8.根据权利要求1所述的小型化双频天线，其特征在于，所述过渡传输线的长度为工作波长的1/4。

9.根据权利要求1至8任一项所述的小型化双频天线，其特征在于，所述基板为矩形或者圆形。

10.根据权利要求1至8任一项所述的小型化双频天线，其特征在于，所述基板的厚度≥0.4mm。

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