一種寬頻帶全向貼片天線的制作方法

本實用新型涉及微波天線，特別是涉及一種寬頻帶全向貼片天線的設計。

背景技術：

超寬帶(Ultra Wideband，簡稱UWB)車載定位系統，包括車載定位路側單元(基站)和車載定位標簽，其中天線作為路側單元與車載定位標簽電磁信號傳輸的終端，其性能直接影響到車輛定位的精度與準確度。

UWB技術最基本的工作原理是發送和接收脈沖間隔嚴格受控的高斯單周期超短時脈沖，超短時單周期脈沖決定了傳輸信號的帶寬很寬，這也就要求在UWB車載定位系統中，天線要具有較寬的帶寬，即具有寬頻帶特性。

UWB技術實現車路通信及定位，通過標簽與基站之間的超寬帶通信實現對載有標簽的車輛進行定位、跟蹤和車身姿態判斷，并將獲取的上述車輛位置、姿態角等信息通過車載標簽發送給車輛主控，為無人駕駛車輛的控制策略提供數據支持。這就要求無論是車上的定位標簽中的天線還是路側單元(基站)中的天線，其方向圖要有很好的全向性，如果天線方向圖全向性不好，方向圖就會出現很多不規則的“坑陷”，容易出現定位盲區。

在實際UWB車載定位系統中，廣泛應用的是傳統普通貼片天線，但是傳統普通貼片天線帶寬較窄、方向圖全向性較差，在UWB車載定位系統中無法發揮良好的效果。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種寬頻帶全向貼片天線。該天線通過調整輻射貼片和金屬底板的形狀，其圓環金屬輻射貼片輻射的電磁波，在金屬底板上發生反射并產生感應電流并發生二次輻射，這樣在反射以及二次輻射綜合作用下對圓環金屬輻射貼片輻射的方向圖及功率分布進行重構，大大改善天線方向圖的全向性以及工作帶寬。

本實用新型提供一種寬頻帶全向貼片天線，包括：圓環金屬輻射貼片，饋電網絡，介質基板，金屬底板，其中：

所述圓環金屬輻射貼片、饋電網絡位于所述介質基板的上表面；所

述金屬底板位于所述介質基板的下表面。

可選地，所述金屬底板由長方形金屬片與圓片金屬片組成，二者之間由窄條金屬片連接。

可選地，所述圓環金屬輻射貼片，其內徑尺寸在3～12mm之間，環寬尺寸在0.5～3mm之間。

可選地，所述長方形金屬片，長方形的長邊尺寸在8～50mm之間，長方形的寬邊尺寸在1～15mm之間。

可選地，所述圓片金屬片，其半徑尺寸在3～15mm之間。

可選地，所述窄條金屬片，其長度尺寸在1～8mm之間，寬度尺寸在0.3～1.5mm之間。

本實用新型的有益效果在于，在UWB車載定位系統中，傳統普通貼片天線帶寬較窄、方向圖全向性較差，天線帶寬窄會出現有些頻帶的功率過低，導致無法定位；方向圖全向性差會出現很多不規則的“坑陷”，很容易出現定位盲區，導致無法定位。貼片天線的輻射貼片的形狀、金屬底板的形狀對天線帶寬以及方向圖全向性影響都很大，因此，該寬頻帶全向貼片天線，通過調整輻射貼片的形狀、金屬底板的形狀，實現了帶寬較寬、方向圖全向性好的效果，適用于各種車輛處于道路上的各種位置、各種角度，360度無盲區。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線的立體圖。

圖2為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線的俯視圖。

圖3為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線的側視圖。

圖4為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線方向圖對比圖。

圖5為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線的回波損耗特性S11曲線圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。

該實施例應用于UWB車載定位系統中，如圖1所示，101為饋電網絡，102為圓環金屬輻射貼片，103為長方形金屬片，104為連接長方形金屬片與圓片金屬片的窄條金屬片，105為圓片金屬片，106為介質基板。圖2為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線的俯視圖。圖3為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線的側視圖。

調整天線的結構參數，對天線的性能進行優化，最終獲得良好的全向方向圖及帶寬。其中，圓環金屬輻射貼片102內徑尺寸為4mm、環寬尺寸為1mm，長方形金屬片103長邊尺寸為30mm、寬邊尺寸為7mm，窄條金屬片104長度尺寸為3mm、寬度尺寸為0.5mm，圓片金屬片105半徑尺寸為6mm。

其中長方形金屬片103、圓片金屬片105、窄條金屬片104，這三者構成的金屬底板對圓環金屬輻射貼片102既起到了反射板的作用，而且與圓環金屬輻射貼片102又有良好的互耦效應，通過圓環金屬輻射貼片102輻射的電磁波，在金屬底板上產生感應電流并發生二次輻射，這樣在反射以及二次輻射綜合作用下，對圓環金屬輻射貼片102輻射的方向圖及功率分布進行重構，大大改善方向圖的全向性，使得方向圖全向面不圓度實測值控制在3dB以內，而且對天線帶寬也有較大的改善。

圖4為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線方向圖對比圖。曲線1為傳統普通貼片天線方向圖曲線；曲線2為本實用新型涉及的一種寬頻帶全向貼片天線方向圖曲線。

由圖4可以看出，曲線1的傳統普通貼片天線方向圖出現很大的畸變，方向圖出現很多“坑陷”，全向性不圓度較差；曲線2的本實用新型涉及的一種寬頻帶全向貼片天線方向圖比較平滑，全向性不圓度較好，增益也比曲線1所示的天線增益大。

圖5為本實用新型實施例涉及的一種寬頻帶全向貼片天線的回波損耗特性S11曲線圖。參見圖5，回波損耗特性S11曲線中看出天線的有效工作頻率為3.6～4.65GHz，此時S11<-10dB，帶寬為1.05G，而傳統普通貼片天線工作帶寬只有300M左右，帶寬遠遠小于本實用新型所涉及的天線。

由此可知，本實用新型實施例提供的天線符合UWB車載定位系統對天線的性能指標要求。

需要說明的是，本實用新型提供的一種寬頻帶全向貼片天線，其金屬輻射貼片不局限于圓環形，還可以設置為方環形、橢圓環形或者不規則的圖形等，本領域技術人員可以根據具體使用要求選擇合適的輻射貼片形狀，本實用新型不做限定。

需要說明的是，本實用新型提供的一種寬頻帶全向貼片天線，其金屬底板不局限于由長方形金屬片與圓片金屬片組成，本領域技術人員可以根據具體使用要求調整金屬底板的形狀，本實用新型不做限定。

另一方面，本實用新型提供的一種寬頻帶全向貼片天線，不僅適用于UWB車載定位系統中的天線設計，也適用于任何需要超寬帶全向天線的應用場合。本領域技術人員可以根據具體使用場景選擇合適的天線形式，本實用新型不做限定。

雖然結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入有所附權利要求所限定的范圍之內。