用于超宽带的均匀辐射的天线制造技术

一种用于超宽带(UWB)的天线元件(120)，包括形成天线元件(120)的周边的外导体(122)和仅在外导体(122)的内部部分的中间连接部(123)处物理地和电连接到该外导体(122)的内导体(124)，其中，外导体(122)和内导体(124)设置为在它们之间形成槽(125)，并且槽(125)围绕内导体(124)延伸，使得槽(125)的每个端部与中间连接部(123)相邻。间连接部(123)相邻。间连接部(123)相邻。

【技术实现步骤摘要】
用于超宽带的均匀辐射的天线


[0001]本公开总体上涉及天线。更具体地，本公开涉及用于超宽带(UWB)的具有均匀辐射图案的天线的系统和方法。

技术介绍

[0002]通过测量脉冲在两个设备之间直接传播所花费的时间，超宽带(UWB)技术能够有效地用于确定两个设备之间的距离，通常称作“测距”。由于脉冲的速度是已知的，因此能够通过将速度乘以所测得的时间来计算距离。
[0003]然而，UWB测距存在限制。首先，UWB测距需要在两个设备之间发送脉冲的直接路径，这是因为针对间接路径计算的距离会给出间接路径的长度，而不是设备之间的距离。其次，两个设备之间的角度位置通常是未知的(尽管这能够使用多个天线来确定)。
[0004]由于UWB测距的上述限制，用于UWB的天线的非均匀辐射图案能够显著影响UWB设备的效率。图1是相对于第二UWB设备20和第三UWB设备40定位的第一UWB设备10的示意图，其中，极坐标图50示出了相对于第一UWB设备10的第一天线11的典型辐射图案51。
[0005]如图1所示，第一天线的典型辐射图51在相对于第一UWB设备10的不同角度位置处是不均匀的。在典型的无线产品中，期望一种低轮廓、小且内置的天线。通常在无线产品/设备中使用和布置倒F天线(IFA)和平面倒F天线(PIFA)。IFA/PIFA的形状和定位能够降低辐射图案51的均匀性，使得在第一角度位置处的最大辐射52与第二角度位置处的最小辐射53之间存在显著的变化量。在图1所示的示例中，在最大辐射52与最小辐射53之间存在大约20dB(分贝)的差值。由于天线在本质上是互易的，因此接收灵敏度图案中的最大值与最小值也存在同样的情况。
[0006]由于天线信号强度在某些角度位置处的这种不均匀性，一些设备(位于与第一UWB设备10相似的距离处)将有效地与第一设备10通信，而其他设备则不能。例如，UWB设备20处于第一天线11的最大辐射52出现的角度位置处或其附近，而UWB设备30处于第一天线11的最小辐射53出现的角度位置处或其附近。由此，由第二天线21发送的脉冲22容易被第一天线11接收，而第三天线31的脉冲32可能不被第一天线11接收，这是因为最小辐射53可能低于第一设备10的接收灵敏度。
[0007]虽然如上所述，由于利用多路径传播，不均匀性不会严重影响其他无线技术，例如的蜂窝网络和Wi
‑
Fi，但UWB测距需要直接路径来准确地确定两个设备之间的距离。图2是相对于第二UWB设备20和第三UWB设备40定位的第一UWB设备10的示意性示图，其中，极坐标图60示出了相对于第一UWB设备10的第一天线11的最优辐射图案61。由此，特别是用于UWB应用的天线具有较均匀的辐射图案是期望的。如在图2中所示，通过保持第一UWB设备10的天线11的辐射图案的均匀性，第二UWB设备20和第三UWB设备30的角度位置与脉冲22和32是否会被第一UWB设备10接收无关。

技术实现思路

[0008]在一个实施例中，公开一种天线元件。天线元件包括外导体和内导体。外导体形成天线元件的周边。内导体仅在外导体的内部部分的中间连接部处物理地和电连接到外导体。外导体和内导体设置为在它们之间形成槽。槽围绕内导体延伸，使得槽的每个端部与中间连接部相邻。
[0009]在实施例中，内导体包括适于接收位于中间连接部的电连接的远端的馈电点。在一些实施例中，外导体的周边包括圆筒形状。在一些实施例中，圆筒形的周边长度与天线元件适于接收的波长的一半相差在波长的百分之十以内。在一些实施例中，槽在内导体的每一侧弯曲，使得槽包括在天线元件适于接收的波长的一半相差在波长百分之十以内的长度。
[0010]在实施例中，天线元件还包括至少形成天线元件的周边的平面部分和从平面部分突出的突出部。可选地，突出部包括拱形形状，内导体包括适于接收位于中间连接部的电连接的远端的馈电点，并且由于突出部的拱形形状，中间部分适于朝向接地面倾斜。
[0011]在另一实施例中，公开一种开槽贴片天线。开槽贴片天线包括天线元件和短壁。天线元件包括外导体和内导体。外导体形成天线元件的周边。内导体仅在外导体的内部部分的中间连接部处物理地和电连接到外导体。内导体适于近似电单极子。外导体和内导体设置为在它们之间形成槽。外导体和内导体适于产生跨近似磁偶极子的槽的电压，该磁偶极子与近似的电单极子正交。短壁适于将天线元件物理地和电连接到接地面。在天线元件的与中间连接部相对的一侧，每个短壁连接到外导体的端部。
[0012]在实施例中，内导体包括适于接收位于中间连接部的电连接的远端的馈电点，馈电点位于外导体的端部之间，并且电单极子由从馈电点流到中间连接部的电流近似。可选地，电单极子由沿着外导体的周边从短壁流向中间连接器的电流进一步近似。可选地，磁偶极子通过由沿着外导体的周边从短壁流向中间连接部器的电流(该电流还沿着槽流动)和流过中间连接部器并沿着内导体上的槽流向馈电点的电流引起的槽两端的电压来近似。
[0013]在实施例中，圆筒形状的周边长度与天线元件适于接收的波长的一半相差在波长的百分之十以内，并且槽在内导体的每侧弯曲，使得槽包括与天线元件适于接收的波长的一半相差在波长的百分之十以内的长度。
[0014]在实施例中，天线元件还包括至少形成天线元件的周边的平面部分和从平面部分突出的突出部。可选地，突出部包括拱形形状，内导体包括适于接收位于中间连接部的电连接的远端的馈电点，并且中间部分由于突出部的拱形形状而适于向接地面倾斜。
[0015]在另一实施例中，公开一种天线系统。天线系统包括天线元件、安装支架，和短壁。天线元件包括外导体和内导体。外导体形成天线元件的周边。内导体仅在外导体的内部部分处的中间连接部处物理地和电连接到外导体。内导体从中间连接部延伸到适于接收位于中间连接部的电连接的远端的馈电点。外导体和内导体设置为在它们之间形成槽。槽围绕内导体延伸，使得槽的每一个端部与中间连接部相邻。安装支架适合作为接地面。短壁将外导体物理地和电连接到安装支架。每个短壁连接到与馈电点相邻的外导体的端部。
[0016]在实施例中，内导体适于近似电单极子，而外导体和内导体适于产生跨近似磁偶极子的槽的电压，该磁偶极子与近似的电单极子正交。
[0017]在实施例中，包括外导体和内导体、短壁以及安装支架的天线元件通过冲压和铸
造之一由整体结构形成。
[0018]在实施例中，天线系统还包括通过第二短壁物理和电连接到安装支架的第二天线元件。可选地，其中，天线元件、短壁、安装支架和第二天线元件通过冲压和铸造之一形成整体结构。
[0019]在实施例中，天线元件还包括平面部分和突出部。平面部分至少形成天线元件的周边。突出部从平面部分突出。由于突出部的形状，馈电点适于向接地面倾斜。
[0020]在实施例中，天线元件是平面的，且印刷在印刷电路板(PCB)上。可选地，槽和周边由PCB表面上的印刷形状限定。可选地，短壁是穿过PCB延伸到接地的通孔。
[0021]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线元件(120)，包括：外导体(122)，其形成所述天线元件(120)的周边；以及内导体(124)，其仅在所述外导体(122)的内部部分的中间连接部(123)处物理地和电连接到所述外导体(122)；其中所述外导体(122)和所述内导体(124)设置为在它们之间形成槽(125)，并且所述槽(125)围绕所述内导体(124)延伸，使得所述槽(125)的每个端部与所述中间连接部(123)相邻。2.根据权利要求1所述的天线元件(120)，其中，所述内导体(124)包括适于接收位于所述中间连接部(123)的电连接的远端的馈电点(126)。3.根据权利要求1至2中任一项所述的天线元件(120)，其中，所述外导体(122)的周边包括圆筒形状。4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线元件(120)，其中，所述天线元件(120)的周边长度与所述天线元件(120)适于接收的波长的一半相差在所述波长的百分之十以内。5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线元件(120)，其中，所述槽(125)在所述内导体(124)的每一侧弯曲，使得所述槽(125)包括与所述天线元件(120)适于接收的波长的一半相差在所述波长的百分之十以内的长度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线元件(120)，还包括至少形成所述天线元件(120)的周边的平面部分(128)和从所述平面部分(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：米罗斯拉夫，
申请(专利权)人：普卢姆设计有限公司，
类型：发明
国别省市：