[实用新型]一种小型叉形辐射单元开口环形共面波导全向超宽带天线

说明书

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，具体涉及一种用于便携式短距离移动通信系统的全向超宽带天线。

背景技术

超宽带（UWB）技术是无线领域的新兴技术，具有传输速率高、功率低、安全性高、系统复杂度低、多径分辨率高等特点。UWB技术可提供高达1Gbit/S的数据传输速率并且有较强的穿透能力，比现有的传统无线通信技术（蓝牙技术、红外技术）更适合应用在高速、短距离无线通信领域，尤其适合于室内办公网络或数字家庭网络的高速无线接入。自2002年2月美国联邦通讯委员会正式通过UWB技术民用化的规定后，UWB技术越来越受到人们的关注，将在未来短距离高速无线通信领域占有重要地位。天线是无线通信系统的主要组成部分，天线的性能直接影响整个无线通信系统的性能。超宽带天线占有3.1GHz～10.6GHz的极宽频带，要在整个频域范围内具有良好的性能，要比设计传统的窄带天线有更大的难度。如环形共面波导超宽带天线，体积小、具有平面结构^[1]，适合在便携式移动通信系统中应用，但频带内的回波损耗在几个频点均处于临界值-10dB附近，全向性随频率增高变差。

现有技术中，便携式短距离移动通信超宽带天线存在的问题为：在全频带内，回波损耗较高，接近-10dB临界值；随频率增高全向性变差；共面波导馈电方式，容易获得超宽带特性，但增益较低，一般不超过3。

对比文件

[1]郭庆新,李增瑞,居继龙.环形地共面波导馈电的超宽带天线设计[J].中国传媒大学学报自然科学版,2010,17(2):59-62

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型叉形辐射单元开口环形共面波导全向超宽带天线，降低回波损耗、提高全向辐射特性、加强增益。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用叉形主辐射单元，结合环形共面波导结构，构造出超宽带天线。采用叉形辐射单元、在环形地导体上开口，使全频带回波损耗均降到-10dB以下，最低-32dB，驻波比均在2以下；全向性保持良好，H面方向图直到9.5GHz仍近似为圆形，具体技术方案如下：

一种小型叉形辐射单元开口环形共面波导全向超宽带天线，包括介质基板(1)、环形地导体(4)、叉形主辐射单元(7)、阻抗变换器(8)和中心矩形馈线(9)；其特征在于：所述环形地导体(4)、叉形主辐射单元(7)、阻抗变换器(8)、中心矩形馈线(9)沿同一纵向中心轴对称分布且都印刷在介质基板(1)的同一面上，如图1所示；所述介质基板(1)的长为l₁、宽为w₁；所述环形地导体(4)包含环形贴片(2)和矩形馈线(3)两部分，环形贴片(2)外径为r₁、内径为r₂，且w₁=2r₁，环形贴片(2)外径所在圆与介质基板(1)的顶边缘和左右两侧边缘分别相切；在环形贴片(2)的顶端设有宽为w₇的上端矩形开口(5)，在近馈源端(10)的环形贴片(2)的底部位置设有宽为w₂+2*s₁的下端矩形开口(6)；矩形馈线(3)的长为l₆、宽为w₅，矩形馈线(3)的上端与环形贴片(2)的下端相接，矩形馈线(3)的下端与馈源端(10)相连；两矩形馈线(3)沿所述纵向中心轴对称分布，且相距w₂+2*s₁；

在环形地导体(4)的中空部位设有沿所述纵向中心轴对称分布，且从上至下依次相连的叉形主辐射单元(7)、阻抗变换器(8)和中心矩形馈线(9)；中心矩形馈线(9)的长为l₂、宽为w₂，且底端与馈源端(10)相连、顶端与阻抗变换器(8)的底端相连；所述中心矩形馈线(9)与两侧的矩形馈线(3)之间的间隙分别为s₁；所述阻抗变换器(8)的长为l₃、宽为w₃；叉形主辐射单元(7)与阻抗变换器(8)的两侧相连、二者底部齐平，叉形主辐射单元(7)底部宽为w₆、高度为l₄+l₃；叉形主辐射单元(7)外侧三角突起结构离叉形主辐射单元(7)底部高度为l₅、宽度为w₄，如图所示，两侧三角突起结构保持一致并沿所述纵向中心轴对称分布；