CN219350666U - 用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，包括有金属地、馈电网络和同轴线；所述金属地设置在介质板一和介质板二中间，所述馈电网络印刷在所述介质板二的底层，所述同轴线设置在所述介质板二的下方；还包括有辐射片一和辐射片二，所述辐射片一和所述辐射片二印刷在所述介质板一的顶层；其中，所述辐射片一为超宽带频段辐射片，所述辐射片二为蓝牙频段辐射片。将超宽带和蓝牙两种室内定位技术相结合，在定位精度要求高场景使用超宽带定位技术，在功耗要求低情况下使用蓝牙定位技术，各补所长，兼顾两种定位技术优缺点，蓝牙和超宽带同时工作，水平使用，内置时产品厚度仅是天线介质(介质板一和介质板二)厚度。

Description

用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线

技术领域

本实用新型属于涉及微带天线技术领域，具体涉及一种用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线。

背景技术

在室内，全球定位系统几乎不起作用，因此室内定位技术由此而生，常见的室内定位技术很多，有超宽带、射频识别、蓝牙、Wifi、超声波、红外线、ZigBee等，其中超宽带和蓝牙是目前较为成熟的室内定位技术，两种技术各有优缺点。蓝牙室内定位技术成本低、功耗小、易部署，但是实时定位不够好、定位精度低，只能达到米级。超宽带室内定位技术实时性好，定位精度高，可实现厘米级，但功耗大。

在中国专利文献CN104362431A中，公开了一种陷波特性可重构的蓝牙超宽带单极子天线，包括介质基板，共面波导接地板，微带辐射贴片，共面波导馈线，且上述的共面波导接地板、馈线和辐射贴片都印刷在介质基板的上表面。微带辐射贴片顶端添加一个型微带谐振支节，使该超宽带天线能够工作在蓝牙(2.4GHz)频段，同时在WiMAX(3.3-3.8GHz)频段内产生陷波特性。在两个共面波导接地板上开两个对称的L型槽，使天线在WLAN频段(5.15-5.825GHz)具有陷波特性；但该技术方案中的蓝牙超宽带单极子天线需垂直使用，且需要开关控制切换蓝牙和超宽带频段，不仅硬件电路设计复杂，还不能蓝牙和超宽带同时工作。

在中国专利文献CN115051161A中，公开了一种八边形生长式分形缝隙超宽带微带天线，包括介质基板、贴覆在介质基板正面的八边形生长式分形缝隙辐射贴片以及贴覆在介质基板背面的天线接地板；所述八边形生长式分形缝隙辐射贴片包括八边形生长式分形结构以及转换巴伦结构；八边形生长式分形结构为八边形初始元经过两次迭代得到的二阶八边形生长式分形结构。但该技术方案中的超宽带微带天线，采用分形结构，会导致天线方向图裂变，在使用是辐射方向会变差，且对比专利仅有一个馈电，若超宽带与蓝牙同是使用时需要外接射频开关分时使用，这样会增加产品硬件和软件开发难度。

因此，需要研发出一种改进的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，将超宽带和蓝牙两种室内定位技术相结合，在定位精度要求高场景使用超宽带定位技术，在功耗要求低情况下使用蓝牙定位技术。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，该用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，包括有金属地、馈电网络和同轴线；所述金属地设置在介质板一和介质板二中间，所述馈电网络印刷在所述介质板二的底层，所述同轴线设置在所述介质板二的下方；还包括有辐射片一和辐射片二，所述辐射片一和所述辐射片二印刷在所述介质板一的顶层；其中，所述辐射片一为超宽带频段辐射片，所述辐射片二为蓝牙频段辐射片。

将超宽带和蓝牙两种室内定位技术相结合，在定位精度要求高场景使用超宽带定位技术，在功耗要求低情况下使用蓝牙定位技术，各补所长，兼顾两种定位技术优缺点，蓝牙和超宽带同时工作，水平使用，内置时产品厚度仅是天线介质(介质板一和介质板二)厚度。

优选的，所述辐射片一的形状为减掉四角正方形，且位于所述介质板一的几何中心。

优选的，所述辐射片二的形状为E字型，且所述辐射片二与所述辐射片一相距2.5mm。

优选的，馈针一和馈针二的顶部分别连接在所述辐射片一的正交位置；所述馈针一和所述馈针二均穿过所述介质板一、所述金属地和所述介质板二的底部，且分别连接所述馈电网络的两个输出端；所述金属地在所述馈针一和所述馈针二穿过的位置分别开有圆形缝隙一和圆形缝隙二。

蓝牙和超宽带分别馈电与产品硬件相连，可大大降低产品硬件和软件设计难度。

优选的，所述馈电网络的两个输出端分别设有90°相位差的分支线耦合器；所述馈电网络的输入端是超宽带输入端，所述馈电网络的隔离端连接50Ω电阻的一端，所述50Ω电阻的另一端连接短路孔一。

优选的，所述同轴线的内导体穿过所述介质板二、所述金属地和所述介质板一，且与所述辐射片二连接；所述内导体与短路孔二相距2.2mm；所述内导体在穿过所述金属地的位置开有圆形缝隙三。

优选的，所述介质板一为厚度1.27mm的FR4板材，所述介质板二为厚度0.4mm的FR4板材。

优选的，所述辐射片一的超宽带频段为3.5GHz-4.5GHz，且为圆极化定向辐射；所述辐射片二的蓝牙频段为2.4GHz，且为全向辐射。

优选的，该微带天线的尺寸为长30mm、高30mm和宽1.8mm。

与现有技术相比，本实用新型的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，可覆盖超宽带CH4频段和蓝牙频段；超宽带频段为圆极化、定向辐射，蓝牙频段为全向辐射，该微带天线具有多频段，尺寸小，刨面低，成本低等优点。

附图说明

下面结合附图和本实用新型的实施方式进一步详细说明：

图1本实用新型用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的结构图；

图2本实用新型用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的俯视图；

图3本实用新型用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的侧视图；

图4本实用新型用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的爆炸图；

图5本实用新型用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的S参数示意图；

图6本实用新型用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的4GHz方向示意图；

图7本实用新型用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的4GHz轴比示意图；

图8本实用新型用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的2.4GHz方向示意图；

其中：1-辐射片一；2-辐射片二；3-介质板一；4-馈针一；5-金属地；6-介质板二；7-馈电网络；8-同轴线；9-短路孔二；10-内导体；11-馈针二；12-圆形缝隙一；13-圆形缝隙二；14-超宽带输入端；15-50Ω电阻；16-短路孔一；17-圆形缝隙三。

具体实施方式

如图1-图4所示，本实用新型的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，包括有金属地5、馈电网络7和同轴线8；所述金属地5设置在介质板一3和介质板二6中间，所述馈电网络7印刷在所述介质板二6的底层，所述同轴线8设置在所述介质板二6的下方；还包括有辐射片一1和辐射片二2，所述辐射片一1和所述辐射片二2印刷在所述介质板一3的顶层；其中，所述辐射片一1为超宽带频段辐射片，所述辐射片二2为蓝牙频段辐射片；辐射片一1印刷在介质板一3正面，金属地5印刷在介质板一3反面，形成微带结构天线，从而使超宽频段为定向辐射。

所述辐射片一1的形状为减掉四角正方形，且位于所述介质板一3的几何中心；增加表面电流路径，从而减小天线尺寸。

所述辐射片二2的形状为E字型，且所述辐射片二与所述辐射片一相距2.5mm；辐射片二2在介质板一3、介质板二6的边缘，从而使蓝牙频段为全向辐射。

馈针一4和馈针二11的顶部分别连接在所述辐射片一1的正交位置；所述馈针一4和所述馈针二11均穿过所述介质板一3、所述金属地5和所述介质板二6的底部，且分别连接所述馈电网络7的两个输出端；所述金属地5在所述馈针一4和所述馈针二11穿过的位置分别开有圆形缝隙一12和圆形缝隙二13。

馈电网络7的两个输出端分别设有90°相位差的分支线耦合器；所述馈电网络7的输入端是超宽带输入端14，所述馈电网络7的隔离端连接50Ω电阻15的一端，所述50Ω电阻15的另一端连接短路孔一16；为使辐射片一1正交90°相移馈电，从而使超宽频段为圆极化辐射。

所述同轴线8的内导体10穿过所述介质板二6、所述金属地5和所述介质板一3，且与所述辐射片二2连接；所述内导体10与短路孔二9相距2.2mm；所述内导体10在穿过所述金属地5的位置开有圆形缝隙三17。

所述介质板一3为厚度1.27mm的FR4板材，所述介质板二6为厚度0.4mm的FR4板材。

所述辐射片一1的超宽带频段为3.5GHz-4.5GHz，且为圆极化定向辐射；所述辐射片二2的蓝牙频段为2.4GHz，且为全向辐射。

本实施例的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线的尺寸为长30mm、高30mm和宽1.8mm，尺寸小；图5是微带天线的S参数示意图，图6是微带天线的4GHz方向示意图，图7是微带天线的4GHz轴比示意图，图8是微带天线的2.4GHz方向示意图；超宽带工作在3.5GHz-4.5GHz频段且为圆极化定向辐射，蓝牙频段为2.4GHz且为全向辐射，天线尺寸小、刨面低、成本低，满足室内定位融合系统要求。

本实施例的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，反射系数小于-10dB时工作带宽为2.4GHz-2.48GHz和3.5GHz-4.5GHz；微带天线使用HFSS13.0软件建模，仿真并优化。从图5中看出S11工作带宽为超宽带频段3.5GHz-4.5GHz，S22工作带宽为蓝牙频段

2.4GHz-2.48GHz，S12为两天线间耦合，在3.5GHz-4.5GHz时最大耦合为-41dB，在2.4GHz-2.48GHz时最大耦合为-28dB，因此S参数满足工作频段要求，且两天线间耦合较低。

从图6中看出辐射方向为定向辐射；从图7中看出在Theta为±52°时轴比小于3，此范围内天线为圆极化辐射。从图8中看出E面为“8”字型，H面接近圆形，因此为全向辐射。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，包括有金属地、馈电网络和同轴线；其特征在于，所述金属地设置在介质板一和介质板二中间，所述馈电网络印刷在所述介质板二的底层，所述同轴线设置在所述介质板二的下方；还包括有辐射片一和辐射片二，所述辐射片一和所述辐射片二印刷在所述介质板一的顶层；其中，所述辐射片一为超宽带频段辐射片，所述辐射片二为蓝牙频段辐射片。

2.根据权利要求1所述的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，其特征在于，所述辐射片一的形状为减掉四角正方形，且位于所述介质板一的几何中心。

3.根据权利要求1所述的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，其特征在于，所述辐射片二的形状为E字型，且所述辐射片二与所述辐射片一相距2.5mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，其特征在于，馈针一和馈针二的顶部分别连接在所述辐射片一的正交位置；所述馈针一和所述馈针二均穿过所述介质板一、所述金属地和所述介质板二的底部，且分别连接所述馈电网络的两个输出端；所述金属地在所述馈针一和所述馈针二穿过的位置分别开有圆形缝隙一和圆形缝隙二。

5.根据权利要求4所述的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，其特征在于，所述馈电网络的两个输出端分别设有90°相位差的分支线耦合器；所述馈电网络的输入端是超宽带输入端，所述馈电网络的隔离端连接50Ω电阻的一端，所述50Ω电阻的另一端连接短路孔一。

6.根据权利要求1-3任一项所述的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，其特征在于，所述同轴线的内导体穿过所述介质板二、所述金属地和所述介质板一，且与所述辐射片二连接；所述内导体与短路孔二相距2.2mm；所述内导体在穿过所述金属地的位置开有圆形缝隙三。

7.根据权利要求1-3任一项所述的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，其特征在于，所述介质板一为厚度1.27mm的FR4板材，所述介质板二为厚度0.4mm的FR4板材。

8.根据权利要求1-3任一项所述的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，其特征在于，所述辐射片一的超宽带频段为3.5GHz-4.5GHz，且为圆极化定向辐射；所述辐射片二的蓝牙频段为2.4GHz，且为全向辐射。

9.根据权利要求1-3任一项所述的用于超宽带和蓝牙融合定位的微带天线，其特征在于，该微带天线的尺寸为长30mm、高30mm和宽1.8mm。

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