本发明专利技术公开了一种应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线，包括基板、位于基板正面的辐射贴片以及位于基板背面的修正地，辐射贴片的中轴线与修正地的中轴线位于同一条直线上；辐射贴片包括依次连接的辐射体、渐变部以及馈电部；辐射体包括相互连接的第一部分和第二部分，第二部分为T型，渐变部为一体连接的矩形和倒置的等腰梯形，馈电部为细长矩形，修正地为凹型；本发明专利技术解决了铁路通信领域所使用的天线存在的尺寸较大、安装和集成困难、通信频带较窄、准确性差以及增益较低的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线
本专利技术属于天线
，具体涉及一种应用于铁路通信领域的小型化超宽带(UWB)微带天线。
技术介绍
超宽带(UWB,UltraWideband)通讯技术起源于20世纪50年代末期，此前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用。随着当代无线通信技术的飞速发展，人们对高速无线互连提出了更高的要求，超宽带技术的民用化又被重新提出，并受到人们的关注。超宽带通常是指信号绝对带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25％的脉冲信号。超宽带与常见的通信方式使用的连续载波不同，它采用极短的脉冲信号来传送信息，通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。这些脉冲所占用的带宽可高达几个GHz，因此最大数据传输速率可以达到几百Mbps至Gbps。在高速通信的同时，UWB设备的发射功率却很小，仅仅是现有设备的几百分之一，这对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声，因此从理论上讲，UWB可以与现有无线电设备共享带宽而不干扰现有的其它通讯系统。超宽带(UWB)天线以其高传输率、低发射功率、抗干扰能力强等优点得到了广泛的关注和研究。另一方面，随着移动手持终端和微波集成电路的快速发展，天线小型化的设计也逐渐成为一种趋势。现有技术存在以下问题：(1)目前铁路通信领域所使用的天线基本都是窄带天线，从而导致不同通信频段会使用不同的天线，天线数量较多，占用的体积大。在实际工作中，多天线的布局和集成安装相对较为复杂，同时也难以满足UWB通信方式的要求。(2)铁路通信领域涉及到多种通信制式，但是目前缺乏能够承载纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲的UWB通信场景下使用的涵盖3.1GHz-10.6GHz频段的超宽带小型化微带天线。(3)在铁路通信领域，有时会在较小的空间内安装多个不同通信频段的天线，容易导致天线之间的相互干扰和多径效应，也会导致天线的馈电方式的复杂化，而使用超宽带小型化天线可以减少这些问题的困扰。(4)现有铁路通信领域里面使用的微带天线存在天线工作频带的带宽较窄、单个微带天线的增益不高的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种尺寸小、安装和集成简单、通信频带宽、准确性好以及增益高的应用于铁路通信领域的新型超宽带微带天线，解决了铁路通信领域所使用的天线存在的尺寸较大、安装和集成困难、通信频带较窄、准确性差以及增益较低的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种应用于铁路通信领域的新型超宽带微带天线，包括基板、位于基板正面的辐射贴片以及位于基板背面的修正地，辐射贴片与修正地辐射贴片的中轴线与修正地的中轴线位于同一条直线上；辐射贴片包括依次连接的辐射体、渐变部以及馈电部；辐射体包括相互连接的第一部分和第二部分，第一部分为顶端设置开口的空心椭圆，且其底端与渐变部的顶端连接；第二部分为T型，且其底端与第一部分的内圆中部连接；渐变部为一体连接的矩形和倒置的等腰梯形，其底端与馈电部的顶端连接；馈电部为细长矩形，其短边作为馈电部的底端；修正地为凹型。进一步地，应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线的尺寸为16mm×29mm。进一步地，基板为矩形的印刷电路板，且其尺寸为18mm×32mm。进一步地，第一部分的尺寸为11.7mm×14mm，开口的宽度为4mm，第二部分的尺寸为4.8mm×8.3mm。进一步地，渐变部的尺寸为4.9mm×7mm，其矩形部分的宽为2.5mm，其等腰梯形部分的短底边为2mm，且其高为2.4mm。进一步地，馈电部的尺寸为2mm×6.6mm。进一步地，修正地的尺寸为5.5mm×15.7mm，其凹面的长6.5mm，距离底边的高为3.8mm。进一步地，应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线的通信频带为3.1-10.6GHz。进一步地，应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线采用50Ω阻抗的射频接插件进行馈电。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的辐射贴片设计结构，使天线尺寸为16mm×29mm，小于现有天线的尺寸25mm×35mm，便于安装和集成，提高实用性，实现了小型化；(2)本专利技术的渐变部和修正地有效增加天线带宽，提高了对宽频带通信要求环境的适应性；(3)本专利技术的物理结构有效地增强了天线的全向辐射性，降低了辐射零点的数量，有效提升了电磁信号的空间覆盖区域；(4)本专利技术的结构提高了应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线的增益。附图说明图1为小型化超宽带微带天线正面结构示意图；图2为小型化超宽带微带天线背面结构示意图；图3为本专利技术超宽带阻抗匹配曲线图；图4为无渐变部天线结构图；图5为无渐变部天线的阻抗匹配曲线图；图6为无修正地天线结构图；图7为无修正地天线的阻抗匹配曲线图；图8为3.1-6GHz频段的辐射方向图；图9为7GHz频段的辐射方向图；图10为8GHz频段的辐射方向图；图11为10.6GHz频段的辐射方向图。其中，1、辐射贴片；11、辐射体；12、渐变部；13、馈电部；2、修正地；3、基板。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。一种应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线，如图1和图2共同所示，包括基板3、位于基板3正面的辐射贴片1以及位于基板3背面的修正地2，辐射贴片1的中轴线与修正地2的中轴线位于同一条直线上；辐射贴片1包括依次连接的辐射体11、渐变部12以及馈电部13；辐射体11包括相互连接的第一部分和第二部分，第一部分为顶端设置开口的空心椭圆，且其底端与渐变部12的顶端连接，满足低频部分谐振条件；第二部分为T型，且其底端与第一部分的内圆中部连接；渐变部12为一体连接的矩形和倒置的等腰梯形，用于变换阻抗，其底端与馈电部13的顶端连接；渐变部和修正地有效增加天线带宽；馈电部13为细长矩形，其短边作为馈电部13的底端，用于传输电磁波功率信号；修正地2为凹型。本实施例中，应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线的尺寸为16mm×29mm，小于现有天线的尺寸25mm×35mm，便于安装和集成，提高实用性，实现小型化；尺寸：基板3为矩形的印刷电路板，且其尺寸为18mm×32mm，第一部分的尺寸为11.7mm×14mm，开口的宽度为4mm，第二部分的尺寸为4.8mm×8.3mm，渐变部12的尺寸为4.9mm×7mm，其矩形部分的宽为2.5mm，其等腰梯形部分的短底边为2mm，且其高为2.4mm，馈电部13的尺寸为2mm×6.6mm，修正地2的尺寸为5.5mm×15.7mm，其凹面的长6.5mm，距离底边的高为3.8mm。本实施例中，应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线的通信频带为3.1-10.6GHz。本实施例中，应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线采用50Ω阻抗的射频接插件或端口进行馈电的，例如SMA转接头。小型化：本专利技术对天线振子的处理中，在低频段部分，采用了对称的不完整椭圆构造振子，即辐射体的第一部分，使其满足低频部分谐振条件，在高频部分采用了一个T型结构即辐射体的第二部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线，其特征在于，包括基板(3)、位于基板(3)正面的辐射贴片(1)以及位于基板(3)背面的修正地(2)，所述辐射贴片(1)的中轴线与修正地(2)的中轴线位于同一条直线上；所述辐射贴片(1)包括依次连接的辐射体(11)、渐变部(12)以及馈电部(13)；所述辐射体(11)包括相互连接的第一部分和第二部分，所述第一部分为顶端设置开口的空心椭圆，且其底端与渐变部(12)的顶端连接；所述第二部分为T型，且其底端与第一部分的内圆中部连接；所述渐变部(12)为一体连接的矩形和倒置的等腰梯形，其底端与馈电部(13)的顶端连接；所述馈电部(13)为细长矩形，其短边作为馈电部(13)的底端；所述修正地(2)为凹型。
【技术特征摘要】
1.一种应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线，其特征在于，包括基板(3)、位于基板(3)正面的辐射贴片(1)以及位于基板(3)背面的修正地(2)，所述辐射贴片(1)的中轴线与修正地(2)的中轴线位于同一条直线上；所述辐射贴片(1)包括依次连接的辐射体(11)、渐变部(12)以及馈电部(13)；所述辐射体(11)包括相互连接的第一部分和第二部分，所述第一部分为顶端设置开口的空心椭圆，且其底端与渐变部(12)的顶端连接；所述第二部分为T型，且其底端与第一部分的内圆中部连接；所述渐变部(12)为一体连接的矩形和倒置的等腰梯形，其底端与馈电部(13)的顶端连接；所述馈电部(13)为细长矩形，其短边作为馈电部(13)的底端；所述修正地(2)为凹型。2.根据权利要求1所述的应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线，其特征在于，所述应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线的尺寸为16mm×29mm。3.根据权利要求1所述的应用于铁路通信领域的小型化超宽带微带天线，其特征在于，所述基板(3)为矩形的印刷电路板，且其尺寸为18mm×32mm。4.根据权利要求1所述的应用于铁路...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖波，吴彦良，邓文强，张雯睿，陈要廷，
申请(专利权)人：中国铁路总公司，西南交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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