专利名称：基于蝶形的不对称超宽带天线的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于蝶形的不对称超宽带天线。
背景技术：
超宽带短距离无线通信受到了全球通信技术领域极大的重视。超宽带信号，是要 求任意相对带宽高出20%或者绝对带宽大于0.5GHz (FCC定义)的信号。超宽带信号为满 足FCC功率谱密度限制要求的信号，传输速率可超过100Mbit/S，商用工作频段为3. IGHz 10. 6GHz。超宽带信号通信与通常的载波通信或扩频通信相比，超宽带无线通信系统除了具 有高通信速率和超宽通信带宽外，还具有高保密性，耗电量低，抗多径衰落能力强，多址和 穿透能力强等特点。因此，超宽带技术在雷达跟踪、无线通信、穿透障碍物成像、武器控制系 统、测距、精确定位等领域具有广阔的应用前景。超宽带(Ultra Wide Band，简称UWB)天线的研究是超宽带通信中的一个重要部 分。UWB脉冲通信和传统的无线通信的调制传输技术有着根本的区别。首先UWB天线频带 宽，传输速率高；其次UWB天线功率低，功耗小；再次UWB天线定时定位准确，抗多径能力 强。现有的大多数UWB天线都应用于是高频段场合，适用于低频段特殊窄脉冲的UWB 天线比较少。同时，现有技术通常是针对某个谐振点，改变相应的阻抗来实现UWB天线带宽 的拓宽。还没有采用改变天线结构的方式来实现的方案。
发明内容
本发明提供一种基于蝶形的不对称超宽带天线，实现了拓展天线带宽的目的。本发明提供一种基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括由覆盖有金属 镀层的介质基片构成的辐射单元，所述辐射单元呈蝶形；所述辐射单元的一翼通过第一金 属片与馈线单元的接地端连接；所述辐射单元的另一翼通过第二金属片与所述馈线单元的 信号线连接；所述馈线单元由同轴线构成；所述辐射单元的两翼分别呈不对称结构，所述辐射单元的两翼上刻蚀有缝隙。在上述方案基础上，还包括所述辐射单元的两翼上分别刻蚀有个数不相同的缝 隙。在上述方案基础上，还包括所述缝隙分别在所述辐射单元的两翼上呈非均勻分布。在上述方案基础上，还包括所述缝隙呈矩形。在上述方案基础上，还包括所述缝隙为非闭合缝隙。在上述方案基础上，还包括所述缝隙呈阶梯状矩形。在上述方案基础上，还包括所述基于蝶形的不对称超宽带天线的带宽为 0. 26GHz 0. 43GHz ο在上述方案基础上，还包括所述基于蝶形的不对称超宽带天线用于发射窄脉冲，所述脉冲的_3dB带宽为320MHz 475MHz。本实施例基于蝶形的不对称超宽带天线通过辐射单元两翼的差异，使得辐射单元 两翼的阻抗不对称，从而产生两个不同的谐振点。调整辐射单元左右两边的差异及调整辐 射单元缝隙的位置，可以调整谐振点的位置，使得两个谐振点的位置相互靠近从而加宽天 线的带宽。
图1为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例一的俯视图；图2为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例一的辐射单元与馈线单元连 接处俯视图；图3本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例一的驻波比曲线与现有对称结 构的超带宽天线的驻波比曲线的比较图；图4为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例二的俯视图；图5为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例三的驻波比曲线图；图6为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例四的驻波比测试图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。图1为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例一的俯视图，图2为本发明基 于蝶形的不对称超宽带天线实施例一的辐射单元与馈线单元连接处俯视图。如图1所示， 本实施例基于蝶形的不对称超宽带天线包括辐射单元1和馈线单元。辐射单元由覆盖有金属镀层的介质基片构成，馈线单元由同轴线构成。同轴线的 屏蔽层为馈线单元的接地端，同轴线的铜芯为馈线单元的信号线。辐射单元一翼通过第一 金属片与同轴线的接地端(屏蔽层)连接；辐射单元的另一翼通过第二金属片与信号线连 接，形成馈电点。具体地，图2所示的圆孔3为SMA接口，同轴线通过SMA接口与辐射单元 1相连。基于蝶形的不对称超宽带天线通过辐射单元1向外界发射输入信号(电压差)，并 通过辐射单元1接收来自外界的电磁场信号。如图1所示，辐射单元呈蝶形，该蝶形的两翼分别呈不对称结构且两翼刻蚀有缝 隙2。作为一种实现言式，图1中所示的一翼11，其左侧的长度大于右侧的长度，另一翼12 左侧的长度小于右侧的长度。另外，缝隙2可成不同形状。图1中所示缝隙为非闭合矩形。 从中间的缝隙开始，每隔一定距离刻蚀有一定宽窄的缝隙。由于辐射单元的两翼呈非对称结构，辐射单元的两翼表面的电流分布不相同，则 辐射单元两翼的输入阻抗不相同，进而改变了天线的谐振频率，致使天线在频率范围内产 生对应的两个谐振点。具有两个谐振点的天线，其带宽包括两个谐振点分别对应的带宽范 围。因此，具有两个谐振点的天线的带宽范围，相对大于只有一个谐振点的天线的带宽范 围。可通过调整辐射单元两翼的差异、例如，缝隙的位置、缝隙的宽窄、在两翼上缝隙 的个数、以及缝隙在两翼上的分布情况，调整两个谐振点位置，使两个谐振点相互靠近，从而在满足驻比波的同时使得天线的有效带宽增大。如果两个谐振点的位置相距较远，会使 中间一部分频率范围因驻波比不满足信号发射需求，而无法将信号发射出去。因此，需要改 变两个谐振点，使天线的有效带宽拓宽。图3本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例一的驻波比曲线与现有对称结 构的超带宽天线的驻波比曲线的比较图。如图3所示，现有对称结构的超带宽天线只有一 个谐振点280MHz，对应的驻波比曲线为曲线4，相应带宽为0. 24GHz 0. 34GHz。而本发明 提供的非对称结构天线的驻波比曲线1、2和3，分别有两个谐振点，虽然驻波比曲线1、2和 3各自的第二个谐振点不满足信号发射的驻波比要求，但可通过调整辐射单元两翼的差异， 使两个谐振点相互靠近，进而使第二个谐振点处的驻波比满足信号发射要求，从而第二个 谐振点的频率范围为天线的有效带宽，达到拓宽天线带宽的目的。另外，本发明基于蝶形的不对称超宽带天线用于发射窄脉冲，脉冲的_3dB带宽为 320MHz 475MHz。本实施例基于蝶形的不对称超宽带天线通过辐射单元两翼的差异，使得辐射单元 两翼的阻抗不对称，从而产生两个不同的谐振点。调整辐射单元左右两边的差异及调整辐 射单元缝隙的位置，可以调整谐振点的位 置，使得两个谐振点的位置相互靠近从而加宽天 线的带宽。图4为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例二的俯视图，图4所示的基于 蝶形的不对称超宽带天线与图1所示基于蝶形的不对称超宽带天线的主要区别在于，辐射 单元两翼上的缝隙位置改变、缝隙呈阶梯状，且缝隙在辐射单元的两翼上呈非均勻分布。连接辐射单元与馈线单元的金属片位于辐射单元的介质基片的正面，介质基片为 低介电常数物质。所述辐射单元一翼通过第一金属片与同轴线的接地端(屏蔽层)连接； 所述信号线通过第二金属片与所述辐射单元的另一翼连接，形成馈线点。如图4所示，辐射单元呈非对称蝶形，辐射单元两翼上每隔一定距离刻蚀有不同 宽度的阶梯状矩形缝隙4，辐射单元1两翼上的缝隙非均勻分布。缝隙形状和位置的改变会 影响谐振点的位置。辐射单元的两翼通过缝隙的形状和位置各不相同，使两翼呈非对称形状，因而辐 射单元的两翼表面的电流分布不相同，致使辐射单元两翼的输入阻抗不相同，从而在频率 范围内产生对应的两个谐振点。通过改变两个谐振点的距离，能够使天线的带宽发生变化， 改变天线在不同频段的驻波比，从而达到改变天线性能的效果。由于具有两个谐振点的天 线，其带宽包括两个谐振点分别对应的带宽范围。因此，具有两个谐振点的天线的带宽范 围，相对大于只有一个谐振点的天线的带宽范围。本发明基于蝶形的不对称超宽带天线的相对带宽达到了 49.3%，满足超宽带特 性，结构简单，设计灵活，通过调整天线的辐射单元蝶形两翼的差异和缝隙的宽窄，可调整 谐振点进而改变带宽。同时，基于蝶形的不对称超宽带天线的尺寸在现有基础上变小就可 以在更高的频段有着更大的带宽，能够满足一些特殊场合的使用，使超宽带天线在小型化 方向转变，容易与现有电路集成，使之变得更具有实用性。图5为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例三的驻波比曲线图。参见图1 所示，在辐射单元的一翼，其左右两侧的非闭合矩形的长度不相同，致使辐射单元呈非对称 结构。本实施例针对辐射单元的两翼上，非闭合矩形的长度差的不同，说明本发明基于蝶形的不对称超宽带天线的带宽变化情况。如图5所示，曲线1为非闭合矩形的长度差是60mm时，基于蝶形的不对称超宽带 天线的驻波比变化曲线。此种情况下，谐振点1的位置为282MHz，谐振点1对应的有效带宽 为0. 26GHZ 0. 33GHZ ；谐振点2的位置为465MHz，谐振点2对应的有效带宽为0. 43GHZ 0. 49GHZ。相应地基于蝶形的不对称超宽带天线的带宽变化范围为0. 26GHZ 0. 33GHZ和 0.43GHZ 0. 49GHZ。如图5所示，曲线2为非闭合矩形的长度差是50mm时，基于蝶形的不对称超宽带 天线的驻波比变化曲线。此种情况下，谐振点1的位置为285MHz，谐振点1对应的有效带宽 为0. 26GHZ 0. 34GHZ ；谐振点2的位置为432MHz，谐振点2对应的有效带宽为0. 40GHZ 0. 46GHZ。相应地基于蝶形的不对称超宽带天线的带宽变化范围为0. 26GHZ 0. 34GHZ和 0. 40GHZ 0. 46GHZ。如图5所示，曲线3为非闭合矩形的长度差是40mm时，基于蝶形的不对称超宽 带天线的驻波比变化曲线。此种情况下，谐振点1的位置为291MHz，谐振点2的位置为 385MHz，相应地基于蝶形的不对称超宽带天线的连续带宽范围为0. 26GHZ 0. 41GHZ。由图5可知，调整辐射单元一翼左右两侧延伸的矩形长度差，可移动两个谐振点 的距离。随着长度差的减小，两个谐振点之间距离逐渐变小，从而增大天线的有效带宽范 围。如图5所示，驻波比小于2时的频率，为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线的带宽范 围。驻波比过高意味着天线对信号反射严重，发射效果不好，效率低。在谐振点处驻波比最 小，在驻波比测试图中会产生一个下凹。如图5所示，在带宽内驻波比曲线平坦，虽然这样对于发射信号而言，还是不可避 免有一部分频率会被滤掉，但是在大部分频率范围内信号会被发射出去。而第一条曲线和 第二条曲线分别对应的天线，中间有很大一部分频率因为驻波比过大无法将信号发射出 去。在这种情况下，天线实际的带宽范围就不是两个谐振点对应的带宽范围叠加后的带宽， 有效的带宽范围很可能只有一个，即某一谐振点对应的带宽范围。然而，相对于前两种天 线，第三条曲线对应天线，两个谐振点之间的驻波比满足发射需求，这两个谐振点对应的两 个带宽范围均有效，因此第三条曲线对应天线的实际带宽具有明显的拓宽。本实施例通过改变非闭合矩形缝隙的长度差，使蝶形超宽带天线的两翼呈非对称 结构，从而达到了拓宽天线的带宽的目的。因此，本发明基于蝶形的不对称超宽带天线设计 简单灵活，易于实现。图6为本发明基于蝶形的不对称超宽带天线实施例四的驻波比测试图。本实施 例针对非闭合矩形之间缝隙的宽度的变化，说明本发明基于蝶形的不对称超宽带天线的性 能。如图6所示，曲线1为缝隙之间宽度为12mm时，基于蝶形的不对称超宽带天线的 驻波比变化曲线，谐振点1的位置为290MHz，谐振点2的位置为370MHz，相应地基于蝶形的 不对称超宽带天线的连续带宽范围为0. 26GHZ 0. 39GHZ。如图6所示，曲线2为缝隙之间宽度为15mm时，谐振点1的位置为300MHz，谐振 点2的位置为390MHz，相应地基于蝶形的不对称超宽带天线的连续带宽范围为0. 26GHZ 0.41GHZ。本实施例通过改变缝隙的宽度，使蝶形超宽带天线的两翼呈非对称结构，从而达到了拓宽天线的带宽的目的。因此，本发明基于蝶形的不对称超宽带天线设计简单灵活，易于实现。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
一种基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括由覆盖有金属镀层的介质基片构成的辐射单元，所述辐射单元呈蝶形；所述辐射单元的一翼通过第一金属片与馈线单元的接地端连接；所述辐射单元的另一翼通过第二金属片与所述馈线单元的信号线连接；所述馈线单元由同轴线构成；所述辐射单元的两翼分别呈不对称结构，所述辐射单元的两翼上刻蚀有缝隙。
2.根据权利要求1所述基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括所述辐射单 元的两翼上分别刻蚀有个数不相同的缝隙。
3.根据权利要求2所述基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括所述缝隙分 别在所述辐射单元的两翼上呈非均勻分布。
4.根据权利要求3所述基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括所述缝隙呈 矩形。
5.根据权利要求3所述基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括所述缝隙为 非闭合缝隙。
6.根据权利要求3所述基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括所述缝隙呈 阶梯状矩形。
7.根据权利要求1所述基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括所述基于蝶形的不对称超宽带天线的带宽为0. 26GHZ 0. 43GHz。
8.根据权利要求1所述基于蝶形的不对称超宽带天线，其特征在于，包括所述基于蝶形的不对称超宽带天线用于发射窄脉冲，所述窄脉冲的_3dB带宽为 320MHz 475MHz。
全文摘要
本发明提供一种基于蝶形的不对称超宽带天线，包括由覆盖有金属镀层的介质基片构成的辐射单元，辐射单元呈蝶形；辐射单元的一翼通过第一金属片与馈线单元的接地端连接；辐射单元的另一翼通过第二金属片与馈线单元的信号线连接；馈线单元由同轴线构成；辐射单元的两翼分别呈不对称结构，辐射单元的两翼上刻蚀有缝隙。本发明实现了拓展超带宽天线带宽的目的。
文档编号H01Q1/38GK101882709SQ201010153500
公开日2010年11月10日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者熊华钢, 邢阳, 高强 申请人:北京航空航天大学