[实用新型]一种宽带高增益微带天线

说明书

本实用新型公开了一种宽带高增益微带天线，包括介质基板、辐射器阵列和接地板多层结构。所述介质基板的顶层为辐射器阵列，其由N个矩形微带贴片（1）、N对矩形耦合贴片对（2）和馈电微带线（3）构成；所述50Ω馈电微带线（3）连接所述N个矩形微带贴片（1），串联地为所述N个矩形微带贴片（1）馈电。所述N对矩形耦合贴片对（2）对称地分布在所述馈电微带线（3）两侧。所述接地板层结构与辐射器阵列层结构类似，与顶层辐射单元错位排列；N的具体数值根据系统增益，系统尺寸要求确定；本实用新型的宽带高增益微带天线带宽较宽、全向性好、增益高，尺寸小，结构紧凑，加工方便。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别涉及具体涉及一种宽带高增益微带天线。

背景技术

物联网的出现，大量的传统行业纷纷走上了智能化的道路。随着物联网场景的需求日益增多，室内定位的需求日益增多。像智能监狱、智能养老、智能工地、智能考勤等都需要不同等级的室内定位技术。具有穿透力强、功耗低、抗干扰能力好、安全性高、系统复杂度低、高精度定位等优点，超宽带定位技术在众多定位技术（如超声波定位技术、蓝牙定位技术、射频识别定位技术、红外线定位技术）中脱颖而出，成为研究热点。

天线作为超宽带定位系统中信息的发射端和信息的接收端，它对整个系统起到承上启下的作用，因此其性能的好坏将会影响到整个通信系统通信质量。高增益宽带全向天线可以有效提高超宽带定位技术的定位范围并且减少定位盲区。常规高增益宽带全向天线设计采用富兰克林天线，然而，这种设计方式有两个缺点。

1.带宽不足：受限于移相器带宽较窄，多个移相器串联后天线的阻抗带宽变得很窄。因此实际设计中，其阻抗带宽（-10dB）往往小于1 GHz。富兰克林天线的这种阻抗特性限制了其在超宽带定位技术的广泛应用。

2.天线方向图的全向性随工作频率偏离中心频率而出现缺陷：富兰克林天线一般采用串联馈电形式。当工作频率偏离中心频率较大时，辐射单元上的相位会发生剧烈变化，使得辐射器阵列的方向图主瓣偏离水平面，从而使得水平面上方向图的全向性出现缺陷、增益出现较大的波动，增大位于同一水平面上的超宽带定位基站与定位标签之间出现定位盲区的可能性。富兰克林天线的这种方向图特性也限制了其在超宽带定位技术中的广泛应用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构紧凑、带宽较宽，全向性良好，增益较高，宽带高增益的全向微带天线。

为实现以上目的，本实用新型采取如下技术方案：

本实用新型提供一种宽带高增益微带天线，所述微带天线为三层结构，包括介质基板、辐射器阵列层和接地板层，介质基板层位于中间层，介质基板的上一层为辐射器阵列层，介质基板的下一层为接地板层；所述辐射器阵列层包括由N个矩形微带贴片、N对矩形耦合贴片和馈电微带线构成的辐射器阵列；所述馈电微带线连接所述N个矩形微带贴片，串联地为所述N个矩形微带贴片馈电。所述N对矩形耦合贴片对对称地分布在所述馈电微带线两侧。所述接地板层包括与所述辐射器阵列结构相同的辐射器阵列，与顶层辐射单元错位排列。

进一步的，所述辐射器阵列中的N个矩形微带贴片之间的距离约为介质波导中波长的二分之一，使所述N个矩形微带贴片辐射的电场同相叠加，进而获得较高的天线增益。

进一步的，所述辐射器阵列中的N个矩形微带贴片长度均约为介质波导中波长的四分之一，宽度均接近为介质波导中波长的二分之一。如此设计可以提高天线辐射效率，避免高阶模式的激发、方向图的恶化。

进一步的，所述辐射器阵列中的N对矩形耦合贴片对对称地分布在所述馈电微带线两侧。如此布置所述N对矩形耦合贴片对，可以增加天线的电抗分量，改善天线的输入阻抗，扩宽天线的工作频段。同时，还可以缓减所述矩形微带贴片上的相位随频率的变化，使得实用新型天线可以在较大的频带范围内获得良好的全向性和较稳定的增益。