一種線面結合的超寬帶天線的制作方法

本發明屬于天線技術領域，尤其涉及一種線面結合的超寬帶天線。

背景技術：

無線通信技術的迅猛發展使現有的頻譜資源日益緊張，對無線通信的系統容量及傳輸速率提出了越來越高的要求。超寬帶技術由于其低功耗，高數據傳輸率，高分辨率，低成本，抗干擾能力強，保密性好和能與其他窄帶通信系統共存等一系列優點而受到人們的重點關注。美國聯邦通信委員會(FCC)于2002年2月批準超寬帶(UWB)系統的商用頻段頻為3.1-10.6GHz。相比于傳統天線，超寬帶天線設計面臨更多的挑戰，傳統的寬帶天線不能無失真的傳輸UWB信號。目前常見的UWB天線如螺旋天線、對數周期天線、TEM喇叭天線、Vivaldi天線等存在體積大、結構復雜、難以實現和小型化系統集成等問題。。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，，我們設計了一款尺寸只有18mm×12mm×1.6mm的體積小，結構簡單，易于加工，且成本低性能好的線與面相結合的平面超寬帶天線。我們設計的天線結構比較新穎，正面輻射貼片中間包含一個T型結構，背面的參考地又切有一個倒T的開口槽，且傳輸線和輻射貼片之間用平滑的半徑為2mm的九十度圓弧連接，這些結構上的特點都可以增加天線的帶寬。由于輻射貼片表面的電流主要集中在輻射貼片四周的邊上，貼片中間的電流很少，所以最后把天線正面的部分或者全部的輻射貼片，只保留輻射貼片的邊，把其邊成線結構。這樣做不僅可以降低成本，還能保證天線原有的輻射性能。使得天線的-6dB的工作頻帶在2.37GHz-2.8GHz和3.6GHz-12GHz

本發明提供一種結構簡單，易于加工，且成本低性能好的線與面相結合的平面超寬帶天線。

本發明所采用的技術方案如下：

一種線面結合的超寬帶天線，包括基板、輻射貼片、以及平面地；所述輻射貼片設置在基板的正面，平面地設置在基板的背面；所述輻射貼片包括主輻射體和饋電傳輸線，饋電傳輸線設置在主輻射體的下方，主輻射體內設有一倒“T”形輻射體，饋電傳輸線設置在輻射貼片的下方；在平面地上設有倒“T”形開口槽；所述輻射貼片一部分為面結構，其余部分為線結構。

進一步的，主輻射體和和饋電傳輸線之間采用平滑的曲線連接結構連接。

進一步的，所述平滑的曲線連接結構為兩段在連接點相切的90度圓弧，圓弧半徑為2mm。

進一步的，所述基板的長為18mm，寬為12mm，厚度為1.6mm。

進一步的，輻射貼片的主輻射體部分為線結構，其余部分為面結構。

進一步的，輻射貼片為一體成形。

本發明的有益效果包括以下幾點：

該天線單元的尺寸很小，只有18mm×12mm×1.6mm，高度為介質板(即基板)的厚度1.6mm，體積小，結構簡單，成本低，且天線增益高。

并且，天線的工作頻帶在2.37GHz-2.8GHz和3.6GHz-12GHz，該天線系統的用途比較寬泛，可以滿足WLAN(2.45GHz),WiMAX(5.25-5.85GHz)和UWB(3.96-10.6GHz)應用的需求。

其次，線面結合的結構比全面的天線結構更加簡單，重量更輕，且線性化后節約的空間能夠安放整流電路以及匹配電路，使得整個天線系統更為緊湊，成本更低。

附圖說明

為了更清楚地說明發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1a為與本發明對應的全面結構天線的正面結構示意圖；

圖1b為與本發明對應的全面結構天線的反面結構示意圖；

圖2a為本發明線面結合的超寬帶天線去掉基板后的結構示意圖；

圖2b為與本發明對應的全線結構天線去掉基板后的結構示意圖；

圖3為全面天線的回波損耗圖；

圖4a為本發明圖2a線面結合的超寬帶天線的回波損耗圖；

圖4b為與本發明對應的圖2b的全線結構天線的回波損耗圖；

圖5a為與本發明對應的全面結構天線的仿真的z參數圖；

圖5b為與本發明對應的全線結構天線的仿真的z參數圖；

圖5c為本發明線面結合的超寬帶天線的仿真的z參數圖；

圖6a為本發明帶寬為2.45GHz時XZ面的增益圖；

圖6b為本發明帶寬為2.45GHz時YZ面的增益圖；

圖7a為本發明帶寬為5GHz時XZ面的增益圖；

圖7b為本發明帶寬為5GHz時YZ面的增益圖。

具體實施方式

下面結合附圖對發明的優選實施例進行詳細闡述，以使發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖1a-圖7b所示，一種線面結合的超寬帶天線，包括基板1、輻射貼片2、以及平面地4；所述輻射貼片2設置在基板的正面，平面地4設置在基板的背面；所述輻射貼片2包括主輻射體3和饋電傳輸線5，饋電傳輸線5設置在主輻射體3的下方，主輻射體3內設有一倒“T”形輻射體6，饋電傳輸線5設置在輻射貼片2的下方；在平面地4上設有倒“T”形開口槽7，可以增加輻射貼片2和地面之間的電容；所述輻射貼片2一部分為面結構，其余部分為線結構，這樣可以在減小了天線的重量與節省了空間的情況下仍然保持原本的輻射性能(輻射片表面的電流主要集中在輻射片的邊緣輪廓上，貼片中間的電流非常少)。

主輻射體3和和饋電傳輸線5之間采用平滑的曲線連接結構連接(即該連接結構的外輪廓為平滑的曲線)，該曲線連接結構為兩段在連接點相切并且曲向相反的90度圓弧，圓弧的半徑R為2mm，這樣的結構可以實現比較寬的帶寬。

所述基板1采用長L6為18mm，寬W6為12mm，厚度為1.6mm的FR4材料基板，其中，主輻射體3的橫向寬度W1為10mm，豎向長度L1為9mm，主輻射體3的內框寬度W2為8mm，長度L2為8mm；主輻射體3內的倒“T”形輻射體6的豎直段的長度L4為6.1mm，該豎直段的側邊到其同側主輻射體3的內框的距離W4為2.5mm；倒“T”形輻射體6水平段的長度L5為1.7mm，其兩端到其同側主輻射體3的內框的距離W5為0.2mm；饋電傳輸線5的長度L3為4mm，其寬度W3為2mm。在基板1背后的平面地4的寬度和基板1的寬度一樣，其長度L7為3mm，設在其上的倒“T”形開口槽7的水平段寬度為W8為5mm，水平段長度L9為0.5mm，豎直段的寬度W7為2mm，長度L8為1mm。

此種設計在縮小了天線的體積的同時并且使得天線具有較寬的帶寬，保證了天線的輻射強度。

如圖2a所示，輻射貼片2的主輻射體3部分為線結構，其余部分為面結構。通過圖4a和圖4b的對比可以看出，兩天線的-6dB帶寬分別是，圖4a：2.37GHz-2.8GHz和3.6GHz-12GHz，圖4b：2.37GHz-9.57GHz。相比之下圖4a本發明的天線性能更好，應用范圍要更廣，滿足WLAN(2.45GHz),WiMAX(5.25-5.85GHz)和UWB(3.96-10.6GHz)應用的需求。

以上所述，僅為發明的具體實施方式，但發明的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在發明的保護范圍之內。因此，發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。