[发明专利]一种紧凑型非对称结构的多边形超宽带天线

说明书

本发明提出了一种紧凑型非对称结构的多边形超宽带天线，用于提高超宽带天线的隔离度、扩展天线的频段范围。该天线包括：介质基板1、辐射贴片2、共面接地波导3及馈电线4，所述辐射贴片2、共面接地波导3和馈电线4均印制在介质板1的上表面，且辐射贴片2与馈电线4拼接；其中辐射贴片为非对称结构的六边形，其最短边与馈电线连接；共面接地波导为U型接地平面和倒L型接地平面组成的非对称结构接地板。本发明结构简单、尺寸较小且易于集成，可扩展天线的频段范围，使得频率在0.5GHz‑7.1GHz和7.8GHz‑10GHz范围内的S11均达到‑10dB以下，适用于无线通信系统。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种紧凑型非对称结构的多边形超宽带天线，可用于无线通信。

背景技术

超宽带UWB技术是近年发展很快的一种无线通信新技术，根据美国联邦通信委员会的定义，若一个信号在20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或分数带宽大于25％，则这个信号就是超宽带信号，利用超宽带信号进行无线通信被称为超宽带无线通信。随着超宽带无线通信技术的发展，越来越多的学者们致力于超宽带天线的研究，目前已有的超宽带天线虽能够满足目标，但仍存在很多不足，如传输不稳定、易失真等，随着新技术和新材料的出现，超宽带天线的性能得到改善，这些高性能超宽带天线进一步加速了UWB的迅速发展。关于超宽带天线，近年来研究的方向有非变频天线、反射器天线、共面波导天线以及其他带天线，我国在这方面的研究起步较晚，相关发明创造比较少，但发展速度非常快，有着较好的研究前景。

在超宽带系统的便携式应用中，天线应该具备较小的尺寸、紧凑的结构、较高的成本效益、良好的脉冲，并保持稳定信道传输响应以及广泛的阻抗带宽性能。超宽带天线可以分为：平面锥形天线、平面圆形单极子天线、三角形超宽带单极子天线和椭圆形超宽带单极子天线等。因为单极子天线的剖面低、成本低，且电路易于协同设计，在当代的通讯系统中有着很长远的应用前景，而且由于单极子天线的超宽带特性，使得它在很多场合比普通的微带天线具有更多优势。超宽带单极子天线的结构可分为介质板、贴片、和接地平面。介质板的损耗和厚度都比较小，厚度一般为几毫米，介质层的下表面是单极子天线的金属接地板，介质层的上表面是微带馈线和金属辐射贴片。

超宽带平板单极子天线是具有宽频特性的结构简单的立体结构天线，采用同轴馈电的方式把接地板与金属辐射板连接起来实现馈电，不需要添加额外的馈电网络。虽然传统的平板单极子天线能够满足超宽带的阻抗要求，但其在超宽带通信系统中难于集成。

超宽带印刷天线由于其接地板和辐射贴片都在介质基板上，所以称其为平面天线。平面天线体积小，方便在无线通信系统中集成，能够弥补超宽带平板单极子天线不易集成的不足。超宽带印刷天线有多种馈电方式，例如微带线馈电、同轴线馈电和共面波导馈电等。在申请公布号为CN106876954A，名称为“一种新型的单极子超宽带天线”的专利申请中，公开了一种新型的单极子超宽带天线，该天线由贴片天线、介质板和接地板构成，利用在辐射单元上加两个矩形去掉两个三角形的刻槽的方法增加了天线的带宽，在1.56GHz-18GHz范围内具有较好的工作特性，S11可到达-10dB以下；然而频率在0.5-1.5GHz范围的回波损耗依然较大，S11无法达到-10dB下。

发明内容

本发明的目的在于针对以上现有技术的不足，提出一种紧凑型非对称结构的多边形超宽带天线，以解决频率在0.5-1.5GHz范围回波损耗较大的技术问题。本发明通过设置非对称结构的共面接地波导和多边形辐射贴片，使频率在0.5GHz-7.1GHz和7.8GHz-10GHz的范围内，其S11均达到-10dB以下，实现对频段范围的扩展。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种紧凑型非对称结构的多边形超宽带天线，包括介质基板1、辐射贴片2、共面接地波导3及馈电线4，所述辐射贴片2、共面接地波导3和馈电线4均印制在介质板1的上表面，且辐射贴片2与馈电线4连接；其特征在于：