单向线极化超宽带天线制造技术

本实用新型专利技术公开一种单向线极化超宽带天线，包括上层的电偶极子辐射体、直立的匹配电路结构和下层的接地金属反射板；上层的电偶极子辐射体包括上层介质基板、第一扇形贴片、第二扇形贴片、第一弧形微带线、第二弧形微带线和圆环贴片，第一扇形贴片和第二扇形贴片的顶角之间有空隙；直立的匹配电路结构包括直立介质基板、渐变传输线、第一渐变贴片、第二渐变贴片、第一馈电贴片和第二馈电贴片；渐变传输线的大端与同轴连接头的芯线相连，另一端与第一渐变贴片的小端相连；通过第一馈电贴片、第二馈电贴片将电磁能量输入上层的电偶极子辐射体；本实用新型专利技术的天线具有单向性辐射方向图，辐射方向稳定，增益与效益较高，可应用于超宽带通信系统。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线通信领域的天线，尤其是一种单向性线极化超宽带天线。
技术介绍
超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)通信技术以其传输速率高、抗多径干扰能力强、 高保密性、有利于多功能一体化等优点成为短距离无线通信极具竞争力和发展前景的技术之一。有鉴于此，美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission, FCC)于 2002年2月核定超宽带通信技术为一般商业用通信系统，并规范超宽带通信为高传输速率 (数据速率每秒大于100Mb)、低功率(功率小于-41dBm/MHz)以及短距离(通信半径小于10 公尺)通信系统，工作频率范围在3. lGHz-10. 6GHz之间。目前，大多数的超宽带天线的辐射方向图成锥形，单向性辐射方向图的超宽带天线设计很少，如文献 H. Schantz, The Art and Science of Ultrawideband Antennas. Norwood1MA: Artech House, 2005中所设计的具有单向性辐射方向图的超宽带天线，其辐射方向图不稳定，增益较低，难以满足应用要求。微带贴片天线可以实现单向性辐射方向图，但是带宽较窄。通过采用一些改进技术可以拓宽微带贴片天线的带宽，但是其辐射方向图和增益在工作频段上仍然不稳定。为了克服上述技术的缺点，急需提供一种具有单向性辐射方向图，辐射方向稳定，增益与效益较高的超宽带天线。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于超宽带通信的单向线极化超宽带天线。本技术采用微带贴片技术制作，工作频率为超带宽通信频率，具有单向性辐射方向图，辐射方向稳定，增益与效益较高。本技术可以应用于超宽带通信系统。为实现本技术目的，本技术所采用的技术方案如下单向线极化超宽带天线，包括上层的电偶极子辐射体、直立的匹配电路结构和下层的接地金属反射板；上层的电偶极子辐射体包括上层介质基板、位于上层介质基板同一平面上的第一扇形贴片、第二扇形贴片、第一弧形微带线、第二弧形微带线和圆环贴片；第一扇形贴片、第二扇形贴片位于圆环贴片的内圆中，第一扇形贴片和第二扇形贴片的弧形边通过第一弧形微带线和第二弧形微带线相连，第一扇形贴片的顶角和第二扇形贴片的顶角之间有空隙；直立的匹配电路结构包括直立介质基板、渐变传输线、第一渐变贴片、第二渐变贴片、第一馈电贴片和第二馈电贴片；渐变传输线、第一渐变贴片和第一馈电贴片附着在直立介质基板的前表面；第二渐变贴片和第二馈电贴片附着在直立介质基板的后表面； 渐变传输线大的一端与同轴连接头的芯线相连，另一端与第一渐变贴片的小端相连；第一渐变贴片的大端与所述接地金属反射板相连；第一馈电贴片的一端与第一扇形贴片的顶角相连，另一端与第一渐变贴片的小端相连；第二渐变贴片的大端与接地金属反射板相连，第二馈电贴片的一端与第二扇形贴片的顶角相连，另一端与第二渐变贴片的小端相连；同轴连接头的铜套与下层的接地金属反射板相连。上述的单向线极化超宽带天线，第一扇形贴片、第二扇形贴片的弧形边、第一弧形微带线和第二弧形微带线位于同一圆周上。上述的单向线极化超宽带天线，第一扇形贴片的顶角和第二扇形贴片的顶角为对顶角，第一扇形贴片的顶角和第二扇形贴片的顶角被切除一部分使该两个顶角之间留有所述空隙；所述圆环贴片的内径大于第一扇形贴片、第二扇形贴片的半径。上述的单向线极化超宽带天线，第一渐变贴片、第一馈电贴片在与直立介质基板平行的平面上的正投影与第二渐变贴片、第二馈电贴片在该平面上的正投影为轴对称关系，对称轴为直立介质基板的竖直中心线在该平面上的正投影。上述的单向线极化超宽带天线，所述渐变传输线的大端到另一端的宽度是逐渐减小的。上述的单向线极化超宽带天线，所述第一渐变贴片、第二渐变贴片的大端到小端的宽度是逐渐减小的。上述的单向线极化超宽带天线，所述电偶极子辐射体的第一扇形贴片、第二扇形贴片的半径的电长度在中心频率上为四分之一波长。上述的单向线极化超宽带天线，所述直立的匹配电路结构的第一渐变贴片、第二渐变贴片的大端与小端之间的电长度在中心频率上为四分之一波长，第一渐变贴片、第二渐变贴片构成偶极子形式的中心馈电电路。上述的单向线极化超宽带天线，所述第一扇形贴片、第二扇形贴片构成的碟形电偶极子；圆环贴片拓宽天线的工作频率，维持辐射方向图稳定。相对于现有技术，本技术具有如下优点和效果1、本技术的阻抗带宽可以达到110%以上，增益可以达到5dBi以上，辐射方向图稳定；2、 本技术具有单向性辐射方向图。目前，大多数超宽带天线的辐射方向图成锥形，只有少数的超宽带天线具有单向性辐射方向图；3、本技术的交叉极化比小于-IOdB ；4、本技术采用微带贴片结构，成本低廉，工艺简单，易于大规模制造。附图说明图1是单向线极化超宽带天线的结构示意图(X、Y、Z为坐标轴方向)。图2是本技术的上层的电偶极子辐射体的下表面贴片的结构示意图。图3是本技术的直立的匹配电路结构的前视图。图4是本技术的直立的匹配电路结构的后视图。图5是本技术的仿真与样品测试的电压驻波比和增益曲线图。图6至图10是本技术的样品测试的归一化辐射方向图。具体实施方案以下结合附图对本技术作进一步详细的说明，但本技术的实施和要求保护的范围并不局限于下例表述的范围。如图1所示，单向线极化超宽带天线包括上层的电偶极子辐射体1，直立的匹配电路结构2和下层的接地金属反射板3 ；如图2所示，上层的电偶极子辐射体1包括上层介质基板4、位于上层介质基板4同一平面上的第一扇形贴片5、第二扇形贴片6、第一弧形微带线7、第二弧形微带线8和圆环贴片9 ；位于同一圆形上的第一扇形贴片5和第二扇形贴片 6的弧形边通过第一弧形微带线7和第二弧形微带线8相连，且第一扇形贴片5和第二扇形贴片6的弧形边和所述第一弧形微带线7和第二弧形微带线8之间连接形成圆周，第一扇形贴片5的顶角和第二扇形贴片6的顶角为对顶角，第一扇形贴片5的顶角和第二扇形贴片6的顶角被切除一部分使该两个顶角之间有空隙；第一扇形贴片5、第二扇形贴片6对应的圆心与圆环贴片9的圆心重叠，圆环贴片9的内径大于第一扇形贴片5、第二扇形贴6 的半径；如图3、图4所示，直立的匹配电路结构2包括直立介质基板10、渐变传输线11、第一渐变贴片12、第二渐变贴片15、第一馈电贴片13和第二馈电贴片16 ；渐变传输线11、第一渐变贴片12和第一馈电贴13附着在直立介质基板的前表面；第二渐变贴片15和第二馈电贴片16附着在直立介质基板的后表面；第一渐变贴片12、第一馈电贴片13在与直立介质基板10平行的平面上的正投影与第二渐变贴片15、第二馈电贴片16在该平面上的正投影为轴对称关系，对称轴为直立介质基板10的竖直中心线在该平面上的正投影；渐变传输线11的大端与同轴连接头14的芯线相连，另一端与第一渐变贴片12的小端相连；第一渐变贴片12的大端与接地金属反射板3相连；第一馈电贴片13的一端与第一扇形贴片5的顶角相连，另一端与第一渐变贴片12的小端相连；第二渐变贴片15的大端与接地金属反射板3相连；第二馈电贴片16的一端与第二扇形贴片6的顶角相连，另一端与第二渐变贴片 15的小端相连；同轴连接头本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．单向线极化超宽带天线，其特征在于包括上层的电偶极子辐射体、直立的匹配电路结构和下层的接地金属反射板；上层的电偶极子辐射体包括上层介质基板、位于上层介质基板同一平面上的第一扇形贴片、第二扇形贴片、第一弧形微带线、第二弧形微带线和圆环贴片；套与下层的接地金属反射板相连。片的大端与所述接地金属反射板相连；第一馈电贴片的一端与第一扇形贴片的顶角相连，另一端与第一渐变贴片的小端相连；第二渐变贴片的大端与接地金属反射板相连，第二馈电贴片的一端与第二扇形贴片的顶角相连，另一端与第二渐变贴片的小端相连；同轴连接头的铜变贴片、第一馈电贴片和第二馈电贴片；渐变传输线、第一渐变贴片和第一馈电贴片附着在直立介质基板的前表面；第二渐变贴片和第二馈电贴片附着在直立介质基板的后表面；渐变传输线大的一端与同轴连接头的芯线相连，另一端与第一渐变贴片的小端相连；第一渐变贴第一扇形贴片、第二扇形贴片位于圆环贴片的内圆中，第一扇形贴片和第二扇形贴片的弧形边通过第一弧形微带线和第二弧形微带线相连，第一扇形贴片的顶角和第二扇形贴片的顶角之间有空隙；直立的匹配电路结构包括直立介质基板、渐变传输线、第一渐变贴片、第二渐

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴壁群，
申请(专利权)人：广东博纬通信科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：81