[發明專利]一種超寬帶天線

有效

• 申請號: 202010835950.1
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112054298B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 薛慶水;宮加輝;單志勇;馬海峰;候宗陽;孫悅
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q9/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明公開了一種超寬帶天線，包括頂層輻射貼片層和中間介質基板，所述頂層輻射貼片層和中間介質基板緊密相連為一個天線整體。所述頂層輻射貼片層為由兩種縫隙和燈塔貼片組成的不規則形狀，此形狀沿中心線左右對稱。其縫隙由圓環縫隙和菱形貼片挖去中間燈塔形貼片的縫隙組成。所述頂層輻射貼片層與微帶傳輸線連接在一起，50Ω矩形微帶線饋電。本發明能夠在短距離通信系統中得到廣泛的應用。

技術領域

本發明涉及一種超寬帶天線，特別涉及一種可用于短距離通信系統的超寬帶天線，屬于超寬帶技術領域。

背景技術

超寬帶技術最早是由美國伊利諾伊大學的兩位學者提出的，最初主要應用于雷達、定位等軍工業。隨著現代微電子技術和移動通信的迅猛發展，超寬帶無線技術的應用也逐漸變得廣泛，也逐漸趨于民用化。UWB是通過對具有很陡上升和下降時間的沖擊脈沖進行直接調制，從而具有GHz量級的帶寬，解決了困擾傳統無線技術的有關傳播方面的難題，開發了一個具有千兆赫茲容量和最高空間容量的新無線信道。與傳統無線技術相比，超寬帶技術還具有對信道衰落不敏感、發射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統復雜度低、能提供數厘米的定位精度等優點。超寬帶技術具有小范圍和超強無線設備連接的能力，在短距離通信系統中的得到了廣泛的應用。2002年美國聯邦通信委員會(FCC)批準了超寬帶無線通信系統的頻段(3.1～10.6GHz)，從此超寬帶天線成為超寬帶技術的關鍵部件之一，受到了國內外研究學者越來越多的關注，成為超寬帶技術中的研究熱點之一。

上世紀50年代左右，可以說是天線的早期發展階段。這個時期主要有兩種天線：螺旋天線和對數周期天線。這一時期天線的特點是體積較大、不易于加工、而且是頻變天線。雖然不能滿足現代通信系統，但它們也滿足了當時的通信需求。

上世紀50年代-90年代，人們提出了很多種超寬帶和非頻變天線的設計理論和思路，并且這一階段的超寬帶天線在當時的各類通信系統中都得到了廣泛的應用。這一階段的天線存在著天線接收或者發射信號比較容易失真的缺點。

自2002年美國聯邦通信委員會(FCC)批準了超寬帶無線通信系統的頻段以后，涌現出了很多種超寬帶天線，它們的結構和性能各不相同，但是它們具有結構簡單、能夠方便的與其他通信設備集成、尺寸小型化、保密性好、抗干擾強、高性能的特點，極大的滿足了在現代通信系統中的應用。這一階段的超寬帶天線可以分為超寬帶平面單極子天線、超寬帶印刷縫隙天線以及超寬帶印刷單極子天線等多種設計結構和原理各不相同的天線。

發明內容

本發明的目的是提供一種方形縫隙超寬帶天線，能夠更好的應用于短距離通信系統。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種超寬帶天線，包括頂層輻射貼片層、中間介質基板和底層接地板，所述頂層輻射貼片層、中間介質基板和底層接地板緊密相連為一個天線整體，其特征在于，所述頂層輻射貼片層包括兩種縫隙和燈塔形貼片：所述頂層輻射貼片初始為一塊方形貼片，所述方形貼片上設有一個圓環縫隙，所述圓環縫隙內部設有一個內部保留燈塔形貼片的菱形縫隙；所述輻射貼片結構關于中位線對稱。

其中，所述圓環縫隙的外圓半徑R2為18.9mm，內圓半徑R1為18mm，縫隙寬度為0.9mm。

其中，所述燈塔形貼片包括塔尖和塔座，所述塔座包括上矩形和下矩形。

其中，所述塔尖形狀為初始一個大三角形減去若干小三角形；所述大三角形邊長為6mm。

其中，所述上矩形長和寬分別為4.5mm、4mm；所述下矩形的長和寬分別為4.8mm、2mm。

其中，所述頂層輻射貼片連接有微帶傳輸線，所述微帶傳輸線為50Ω矩形微帶線，所述頂層輻射貼片通過所述50Ω矩形微帶線饋電。

其中，所述中間介質基板材料為FR4。