基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线制造技术

本发明专利技术提供了一种基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，包括由介质基板，叉状微带线和金属背腔组成的2×2阵列结构，尺寸为130×130mm，高度为12.414mm。背腔底部距离天线底部距离为10mm，围墙离天线侧边距离为10mm，围墙高度为15mm。本发明专利技术可减少驻波比，优化增益带内平坦度，有助于提高定位的稳定性，有助于增大基站的信号覆盖范围，减少铁路应用建设成本。

【技术实现步骤摘要】
基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线
本专利技术涉及隧道定位系统领域，具体是一种基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线。
技术介绍
在铁路隧道和车站内等受到遮挡和干扰的区域，列车无法正常接收卫星信号实现列车定位，因此开展隧道内列车精确定位是北斗卫星铁路应用亟待解决的课题。传统定位技术（如WiFi定位、蓝牙定位），是根据信号强弱来判别物体位置，信号强弱受外界影响较大，因此定位出的物体位置与实际位置的误差较大，UWB（UltraWideBand）即超宽带定位技术，采用了宽带脉冲通讯技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，其所占的频谱范围很宽，它具有极强的抗干扰能力，对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、能提供厘米级的定位精度等优点。现有的UWB基站天线增益小，带宽不足，增益平坦度不足，导致UWB信号覆盖范围短，长距离定位稳定性不足，在隧道定位应用中，建设成本过大。现有天线结构不适合铁路隧道内应用，无法承受高速气流的冲击，影响铁路运营安全。隧道内列车精确定位系统在国内外还处于研究阶段，没有应用案例，因此开发适用于铁路隧道列车精确定位的UWB基站天线具有一定的创新性，在铁路及轨道交通行业具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，可减少驻波比，优化增益带内平坦度，有助于提高定位的稳定性，有助于增大基站的信号覆盖范围，减少铁路应用建设成本。本专利技术包括由介质基板，叉状微带线和金属背腔组成的2×2阵列结构，尺寸为130×130mm，高度为12.414mm。背腔底部距离天线底部距离为10mm，围墙离天线侧边距离为10mm，围墙高度为15mm。进一步改进，所述的基站天线采用双线性极化，中心频率3.99GHz,带宽≥500MHz，驻波比≤1.8，天线增益≥10dB,距离向波束宽度≥30°,方位向波束宽度≥30°,距离向副瓣电平≤-15dB,方位向副瓣电平，收发天线隔离度≥65dBc,交叉极化电平≤-20dB。本专利技术中UWB基站与UWB基站天线加装三棱柱型高强度玻璃钢装置，高强度玻璃钢装置一面安装UWB基站，UWB基站两侧面安装基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，双天线背靠背安装，每根UWB基站天线均与基站连接，分别覆盖两侧方向。本专利技术有益效果在于：1、采用基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，可减少驻波比，优化增益带内平坦度，有助于提高定位的稳定性。2、采用基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，天线增益大于10dB，带宽大于500MHz，有助于增大基站的信号覆盖范围，减少铁路应用建设成本。3、采用基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，尺寸适合于铁路隧道安装。4、采用三棱形柱状结构组装UWB基站及天线，可承受铁路高速气流冲击，提高UWB的实用性，保证铁路运行安全。附图说明图1为基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线示意图。图2为单个天线示意图。图3为UWB基站与天线组装结构模型。图4为三棱型高强度玻璃钢装置。图5为驻波比曲线。图6为天线回波损耗。图7为垂直极化二维增益图。图8为水平极化二维增益图。图9为天线平面增益图。图10为天线交叉极化比。图11天线增益平坦度。图12为天线收发隔离度。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线采用双线性极化，中心频率3.99GHz,带宽≥500MHz，驻波比≤1.8，天线增益≥10dB,距离向波束宽度≥30°,方位向波束宽度≥30°,距离向副瓣电平≤-15dB,方位向副瓣电平，收发天线隔离度≥65dBc,交叉极化电平≤-20dB。基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线模型如图1所示。阵列天线尺寸为130×130mm，高度为12.414mm。背腔底部距离天线底部距离为10mm，围墙离天线侧边距离为10mm，围墙高度为15mm。各个贴片之间间距大于半个工作波长，小于一个工作波长。2×2阵列天线中单个天线模型如图2所示。从低到高，最底层是一个叉状微带线，上一层是厚度为1.52mm的Rogers6002的介质板，介电常数为2.94，损耗角正切值为0.0012，开有内窄外宽型十字缝隙的地；再上一层是厚度为1.52mm的Rogers6002介质板，其上是一个叉状微带线和一层厚度为6.08mm的泡沫/空气层；再上层是厚度为0.127mm的Rogers5880介质板，介电常数为2.2，损耗角正切值为0.0009，介质中心贴有一层长宽都是22.42mm的矩形金属贴片，紧邻3.04mm的泡沫/空气层；最上面一层为厚度0.127mm的Rogers5880介质板，中心贴有长宽都是10.8mm的金属贴片。整个天线单元长宽都是57mm，厚度为12.414mm。UWB基站与天线组装结构如图3所示，图4所示三棱型高强度玻璃钢装置一面安装UWB基站，UWB基站两侧面安装基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，双天线背靠背安装，每根UWB基站天线均与基站连接，分别覆盖两侧方向。基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线驻波比曲线如图5所示，3.75至4.25GHz带宽内驻波低于1.8，如图6所示3.75至4.25GHz带宽内回波损耗小于-11dB。基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线水平与垂直极化二维增益图如图7和8所示，辐射特性较好，基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线平面增益图如图9所示，距离向以及方位向波束宽度均大于30°，距离向副瓣电平约为-17dB，方位向副瓣电平约为-17.5dB，为前后比大于25dB。基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线交叉极化比如图10所示，3dB交叉极化比小于-20dB。天线增益平坦度如图11所示，在3.75至4.25GHz带宽内增益平坦度≤2dB。天线收发隔离度如图11所示，在3.75至4.25GHz带宽内收发隔离度≥65dBc。本专利技术具体应用途径很多，以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，其特征在于：包括由介质基板，叉状微带线和金属背腔组成的2×2阵列结构，尺寸为130×130mm，高度为12.414mm；背腔底部距离天线底部距离为10mm，围墙离天线侧边距离为10mm，围墙高度为15mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于背腔结构的2×2阵列UWB基站天线，其特征在于：包括由介质基板，叉状微带线和金属背腔组成的2×2阵列结构，尺寸为130×130mm，高度为12.414mm；背腔底部距离天线底部距离为10mm，围墙离天线侧边距离为10mm，围墙高度为15mm。


2.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，陈建平，倪小龙，刘涛，
申请(专利权)人：南京泰通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32