[发明专利]适用于室内定位技术的蓝牙频段平面式高增益微带准八木天线阵列

说明书

本发明涉及一种适用于室内定位技术的蓝牙频段平面式高增益微带准八木天线阵列，属于室内定位技术领域，包括两行两列单元天线、与所述单元天线垂直设置的馈电网络，所述单元天线采用渐变式微带巴伦进行馈电。本发明阵列馈电相对简单，容易实现，加工成本低。阵列集成于印刷电路板上，阵列间间隔紧密，能很好实现小型化。高定向性方向图，高增益。适用于辅助室内蓝牙频段定位技术。

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，涉及一种适用于室内定位技术的蓝牙频段平面式高增益微带准八木天线阵列。

背景技术

随着城市环境的日益复杂，人们对于城市导航定位的需求也越发迫切，先行的主流导航软件主要是以GPS为基础的导航系统，但是简单的定位无法面对复杂的室内环境，例如当人们进入了图书馆、大型商场等等，他们需要寻找电梯、厕所等等设施。GPS技术之所以在运用于室内时效果较差是由于GPS信号虽然覆盖范围较广，但是在穿过建筑物时卫星信号衰减严重，路径损耗大，与此同时卫星信号在室内会出现各种复杂的干扰，信号的定位效果较差，精度极低。WiFi，RFID及蓝牙定位等方法应运而生，定位算法是蓝牙与WiFi在室内定位中较为简易而有效的手段。由于室内环境中障碍物较多，信号在受限的空间中传播容易发生多次反射与折射，通过设计定向天线并引入蓝牙设备模块可以有效克服室内环境复杂因素，提高蓝牙在室内定位的精度。

现阶段室内定位系统多采用线极化天线，辐射线极化波，经反射后仍可以被天线接收；而对于圆极化波，若在传输过程中经过反射，其极化方向会产生反转从而导致信号无法被接收。所以若使用圆极化天线，可以减轻室内环境中电磁波的多径效应对接收信号的影响，从而提升定位精度。现阶段所应用的室内定位的天线有：球形天线、适用于WiFi频段的八木定向天线、WiFi/5G双频段的新型双圆环天线等。

目前常用的室内定位技术有WiFi，RFID、蓝牙及超宽带技术等，这些技术所用到的天线也都还存在着一些缺陷

(1)WiFi定位技术所用的天线有栅格天线、平板天线、双菱天线。WiFi天线所用的馈源增益高，都是用于点对点远距离，仅能在一个特定方向上传播，而且WIFi定位天线定位对象只能是无线终端设备，出于方便性及能耗因素考虑，此类型天线不适合大规模应用场景；

(2)RFID天线分为标签用天线和读写天线。RFID天线的选择必须使他的阻抗与自由空间的ASIC匹配，标签天线虽体积小，成本低，但在定位精度上性能不强，传输距离短，且易受室内环境的影响，当应用于仓库等大型场所使用的时候，天线的辐射模式会出现严重失真；

(3)蓝牙iBeacon所用的天线有三种：PCB天线、IPEX天线、陶瓷天线。PCB天线插入损耗高效率低，并且容易受到主板上的干扰；IPEX天线的插损小，信号的方向指向性好，但是成本高，组装麻烦；陶瓷天线由于本身的介电常数比PCB电路板的要高，所用陶瓷天线可以有效缩小天线的尺寸；

(4)超宽带技术虽能达到厘米级别的定位精度，所要求的超宽带天线性能极高，有着非常高的建设成本，限制了该类型天线在实际中的运用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种馈电方式简单、容易实现、小型化、低加工成本、高增益、高方向性并且能有效覆盖2.4GHz-2.485GHz蓝牙频段，适用室内蓝牙定位技术的高增益平面式阵列天线。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于室内定位技术的蓝牙频段平面式高增益微带准八木天线阵列，包括两行两列单元天线、与所述单元天线垂直设置的馈电网络，所述单元天线采用渐变式微带巴伦进行馈电。

进一步，所述单元天线包括介质基板，在所述介质基板上与馈电网络连接的一端，正反两面均设有反射贴片和激励阵子，采用渐变式结构连接微带线与激励阵子，所述微带线还与反射贴片连接；所述正反两面的反射贴片通过金属圆柱连接，在所述激励阵子远离反射贴片的一侧设有多个引向阵子。