[发明专利]一种台阶形开槽超宽带微带天线

说明书

技术领域

本发明属于移动通信系统和无线通信领域，具体涉及一种超宽带微带贴片天线。

背景技术

2002年2月，美邦通信委员会（FCC）通过决议，规定了3.1-10.6GHz作为超宽带（UWB）系统的工作频谱范围，允许将其应用于车载雷达系统，数字通信与测量系统以及成像系统等领域。UWB无线技术获得批准用于民用通信，引起了世界各国的广泛关注。FCC公布的UWB三个应用频段分别为：低于960MHz、3.1-10.6GHZ和22-29GHZ，其中3.1-10.6GHz这个频段多应用在通信技术方面。

UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，低截获能力，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，非常适于建立一个高效的无线局域网（WLAN）或无线局域网（WPAN）。UWB最具特色的应用将是视频消费娱乐方面的无线个人局域网（PANs）。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的优点使得UWB较适合家庭无线通信的需求。

超宽带系统同时具有无线通信和定位的功能，可方便地应用于智能交通系统中，为车辆防撞、电子牌照、电子驾照、智能收费、车内智能网络、测速、监视、分布式信息站等提供高性能、低成本的解决方案。UWB也可应用在小范围、高分辨率、能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中，诸如军事、公安、消防、医疗、救援、测量、勘探和科研等领域，用做隐秘安全通信、救援应急通信、精确测距和定位、透地探测雷达、墙内和穿墙成像、监视和入侵检测、医用成像、贮藏罐内容探测等。UWB还可应用于传感器网络和智能环境，这种环境包括生活环境、生产环境、办公环境等，主要用于对各种对象（人和物）进行检测、识别、控制和通信。

正因为有这些应用场景与许多优点，所以全球各大著名公司正在积极进行UWB无线设备的开发与推广。但是，UWB作为一种新兴无线通信技术，还有许多问题亟待研究。其中一个重要问题就是要求天线有超宽的工作带宽。传统的UWB 天线，尽管其各项性能指标均具有很宽的频带特性，如行波天线、对数周期天线、碟形天线、泪滴天线等等。然而，上述各天线形式相比同类天线而言尺寸较大、加工成本高、剖面高或机械工精度要求高等缺陷满足不了UWB系统结构小的要求。因此，非常有必要设计具备结构简单、体积小、重量轻、易于和微波集成电路加工集成，且便于实现小型化的UWB终端天线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种台阶形开槽超宽带微带天线，实现结构简单、降低尺寸、增加带宽并能够工作在蓝牙通信、WLAN和Wimax等频段，而且满足了微带天线结构简单、体积小、重量轻、剖面低、易于和微波集成电路加工集成的技术特点。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种台阶形开槽超宽带微带天线，包括心形和矩形组合辐射贴片2 位于介质基板 1上方，微带馈线6 位于介质基板 4 的下方与辐射贴片的梯形部分相连，两者位于介质基板 1 的中央，呈轴对称结构，接地板 8 位于介质基板1 反面，椭圆形槽4和椭圆形槽5开在心形和矩形组合辐射贴片2 的矩形部分，椭圆形槽孔4和椭圆形槽孔5被介质基板1 的中轴线垂直平分。窄矩形槽9刻在接地板 8 下方中间部位，处于微带馈线 6正上方，刻在微带馈线 6左右两侧，左右各一，数量均为三。

所述主辐射单元是由心形和矩形组合辐射贴片2构成，通过优化心形和矩形组合辐射贴片2的形状，产生的磁场与周围其他磁场的耦合使得天线的带宽逐渐的增大，天线在2.4GHz-13.9GHz的回波损耗S11在-10dB以下，带宽达到了11.5GHz。

所述微带介质基板1、心形和矩形组合辐射贴片2、馈线6及接地板8沿同一纵向中心轴对称分布。

本发明微带介质基板采用PCB板常用的FR4材料，降低了制作成本，而且本发明具有结构简单、易于实现等特点，低抛面的微带结构便于与其他电路集成，可广泛应用于WLAN、全球微波互联接入网和蓝牙系统等。

附图说明

图1 为本设计天线结构的正面示意图。

图2 为本设计天线结构的背面示意图。

图3 为本设计天线的S11参数图。

图中：1 微带介质基板、2心形和梯形组合辐射贴片、3 椭圆形槽孔、4 椭圆形槽孔、5 阶梯状匹配线、6 馈线、7 馈源端、8 接地板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。