[实用新型]单向线极化超宽带天线

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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3.1GHz-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. Norwood,MA: 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。

实用新型内容

本实用新型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。本实用新型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。本实用新型可以应用于超宽带通信系统。

为实现本实用新型目的，本实用新型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，本实用新型具有如下优点和效果：

1、  本实用新型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；