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申请/专利权人：武汉易知鸟科技有限公司

摘要：本发明涉及无线定位技术领域，具体公开了一种极宽带印刷单极天线，其中，极宽带印刷单极天线包括：微带线、辐射贴片、介质基片和接地板，微带线和辐射贴片设置在介质基片的一面，微带线的一端与辐射贴片连接，接地板设置在介质基片的另一面，辐射贴片上开设至少一个渐变槽，并形成一个次级辐射贴片，渐变槽的宽度在辐射贴片上由远离微带线的方向至靠近微带线的方向逐渐变窄，微带线用于实现馈电和阻抗变换，辐射贴片与接地板之间能够形成电磁辐射，辐射贴片上形成的次级辐射贴片和渐变槽能够拓展工作带宽。本发明提供的极宽带印刷单极天线能够有效拓展极宽带印刷单极天线的工作带宽，使得极宽带印刷单极天线的工作频率范围覆盖大。

主权项：1.一种极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述极宽带印刷单极天线包括：微带线、辐射贴片、介质基片和接地板，所述微带线和所述辐射贴片设置在所述介质基片的一面，所述微带线的一端与所述辐射贴片连接，所述接地板设置在所述介质基片的另一面，所述辐射贴片上开设至少一个渐变槽，并形成一个次级辐射贴片，所述渐变槽的宽度在所述辐射贴片上由远离所述微带线的方向至靠近所述微带线的方向逐渐变窄，所述微带线用于实现馈电和阻抗变换，所述辐射贴片与所述接地板之间能够形成电磁辐射，所述辐射贴片上形成的所述次级辐射贴片和所述渐变槽能够拓展工作带宽；所述辐射贴片上开设两个对称设置的渐变槽，两个渐变槽之间的结构形成所述次级辐射贴片；所述辐射贴片和所述次级辐射贴片的形状均为半椭圆状；所述接地板靠近所述辐射贴片的一侧的形状为圆弧状。

全文数据：一种极宽带印刷单极天线技术领域本发明涉及无线定位技术领域，尤其涉及一种极宽带印刷单极天线。背景技术随着科学技术的飞速发展，提高资源的利用率成为一个十分有价值的课题。在现代化的无线通信系统中，普通的窄带天线往往无法满足设备多频带、多功能的工作需求，而布置多副天线容易产生相互干扰，增加设备体积。因此，超宽带天线成为未来天线的发展方向。最早的超宽带天线有双锥天线、盘锥天线、球形天线等，都是三维结构，有着庞大的体积。为了适应设备小型化和集成化的需求，现有的超宽带天线普遍采用平面结构，一般由覆在介质基片上的单极贴片和接地板组成，可以通过平面印刷电路技术实现，成本低廉，容易跟其他设备集成或共形。普通超宽带天线只有3：1的阻抗带宽，而极宽带天线具有超过10：1的带宽比例。当今时代，无线通信已经成为通信方式的主流，这就导致频谱资源越来越紧张，不同频段之间的互相干扰也成为了一个重要的研究方向。最常用的移动通信主要利用700MHz到6GHz的频段。而在通过天线实现定位功能时，如何能够使得天线在无线定位领域中的工作频率能够覆盖大范围成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种极宽带印刷单极天线，以解决现有技术中的问题。作为本发明的一个方面，提供一种极宽带印刷单极天线，其中，所述极宽带印刷单极天线包括：微带线、辐射贴片、介质基片和接地板，所述微带线和所述辐射贴片设置在所述介质基片的一面，所述微带线的一端与所述辐射贴片连接，所述接地板设置在所述介质基片的另一面，所述辐射贴片上开设至少一个渐变槽，并形成一个次级辐射贴片，所述渐变槽的宽度在所述辐射贴片上由远离所述微带线的方向至靠近所述微带线的方向逐渐变窄，所述微带线用于实现馈电和阻抗变换，所述辐射贴片与所述接地板之间能够形成电磁辐射，所述辐射贴片上形成的所述次级辐射贴片和所述渐变槽能够拓展工作带宽。优选地，所述辐射贴片上开设两个对称设置的渐变槽，两个渐变槽之间的结构形成所述次级辐射贴片。优选地，所述辐射贴片和所述次级辐射贴片的形状均为半椭圆状。优选地，所述接地板靠近所述辐射贴片的一侧的形状为圆弧状。优选地，所述极宽带印刷单极天线还包括滤波结构，所述滤波结构并联设置在所述微带线上，所述滤波结构能够改变极宽带印刷单极天线的工作频率范围。优选地，所述滤波结构与所述微带线之间设置有开关，所述开关闭合时，所述滤波结构导通，所述微带线断开，所述极宽带印刷单极天线的工作频率范围为150MHz到700MHz，所述开关断开时，所述滤波结构断开，所述微带线导通，所述极宽带印刷单极天线的工作频率范围为150MHz到7GHz。优选地，所述滤波结构包括低通滤波器。优选地，所述低通滤波器包括契比雪夫型微带低通滤波器。优选地，所述介质基片的介电常数范围为2.2～10.2，所述介质基片的厚度范围为0.254mm～3mm。优选地，所述辐射贴片和所述接地板的材料均包括铜。本发明提供的极宽带印刷单极天线，通过在辐射贴片上设置渐变槽，且通过设置渐变槽形成次级辐射贴片，能够有效拓展极宽带印刷单极天线的工作带宽，使得极宽带印刷单极天线的工作频率范围覆盖大，可以实现超过40:1的阻抗带宽。另外，本发明提供的极宽带印刷单极天线具有结构简单、易于加工和设计的优势。附图说明附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明提供的极宽带印刷单极天线的结构示意图。图2为本发明提供的极宽带印刷单极天线的俯视图。图3a为未开设渐变槽的天线结构俯视图。图3b为本发明的极宽带印刷单极天线与图3a所示的天线结构的仿真结果对比图。图4为设置滤波结构的极宽带印刷单极天线的结构示意图。图5为滤波结构的具体结构示意图。图6为极宽带印刷单极天线的两种不同电流路径的原理示意图。图7为滤波结构通路与微带线通路的结构对比图。具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。作为本发明的一个方面，提供一种极宽带印刷单极天线，其中，如图1和图2所示，所述极宽带印刷单极天线包括：微带线10、辐射贴片20、介质基片30和接地板40，所述微带线10和所述辐射贴片20设置在所述介质基片30的一面，所述微带线10的一端与所述辐射贴片20连接，所述接地板40设置在所述介质基片30的另一面，所述辐射贴片20上开设至少一个渐变槽21，并形成一个次级辐射贴片22，所述渐变槽21的宽度在所述辐射贴片20上由远离所述微带线10的方向至靠近所述微带线10的方向逐渐变窄，所述微带线10用于实现馈电和阻抗变换，所述辐射贴片20与所述接地板40之间能够形成电磁辐射，所述辐射贴片20上形成的所述次级辐射贴片22和所述渐变槽21能够拓展工作带宽。本发明提供的极宽带印刷单极天线，通过在辐射贴片上设置渐变槽，且通过设置渐变槽形成次级辐射贴片，能够有效拓展极宽带印刷单极天线的工作带宽，使得极宽带印刷单极天线的工作频率范围覆盖大，可以实现超过40:1的阻抗带宽。另外，本发明提供的极宽带印刷单极天线具有结构简单、易于加工和设计的优势。具体地，如图3a为没有设置渐变槽的天线结构俯视图，图3b为本发明提供的极宽带印刷单极天线与图3a所示的天线结构的仿真结果对比图。通过图3b的仿真结果对比图可以看出，本发明提供的极宽带印刷单极天线由于开设渐变槽有效增加了天线带宽，改善了天线的性能。优选地，如图1所示，所述辐射贴片20上开设两个对称设置的渐变槽21，两个渐变槽21之间的结构形成所述次级辐射贴片22。应当理解的是，对称开设两个渐变槽21，能够更加有效的改善天线的性能。优选地，所述辐射贴片20和所述次级辐射贴片22的形状均为半椭圆状。优选地，如图2所示，所述接地板40靠近所述辐射贴片20的一侧的形状为圆弧状。需要说明的是，图2中标注的极宽带印刷单极天线的参数值具体如表1所示。表1极宽带印刷单极天线的参数值单位：mm具体地，为了在实现定位功能时，能够有效避免移动通信的工作频段产生的干扰，如图4所示，所述极宽带印刷单极天线还包括滤波结构50，所述滤波结构50并联设置在所述微带线10上，所述滤波结构50能够改变极宽带印刷单极天线的工作频率范围。可以理解的是，通过设置滤波结构50改变了极宽带印刷单极天线的工作频率范围，有效的屏蔽了移动通信的频段对定位天线的干扰。具体地，所述滤波结构50与所述微带线10之间设置有开关，所述开关闭合时，所述滤波结构导通，所述微带线断开，所述极宽带印刷单极天线的工作频率范围为150MHz到700MHz，所述开关断开时，所述滤波结构断开，所述微带线导通，所述极宽带印刷单极天线的工作频率范围为150MHz到7GHz。应当理解的是，通过开关控制滤波结构的导通与断开，使得极宽带印刷单极天线既可以工作在极宽频范围内，也可以工作在超宽频范围内，从而能够有效避免移动通信频段产生的干扰。优选地，所述滤波结构50包括低通滤波器。进一步优选地，所述低通滤波器包括契比雪夫型微带低通滤波器。具体地，滤波结构50如图5所示，优选为契比雪夫型微带低通滤波器，与图5对应的滤波结构的具体参数如表2所示。将滤波结构50并联在微带线10旁边，用开关的通断来改变电流路径。滤波结构50导通而微带线10断开时，700MHz以上的频段被过滤，所述极宽带印刷单极天线的工作频率范围为150MHz到700MHz；滤波结构50断开而微带馈线导通时，所述极宽带印刷单极天线的工作频率范围为150MHz到7GHz。两种不同电流路径的结果如图6所示。表2滤波结构的具体参数值单位：mm如图7所示，为滤波结构通路与微带线通路的结构对比图。具体地，所述介质基片30的介电常数范围为2.2～10.2，所述介质基片30的厚度范围为0.254mm～3mm。优选地，所述介质基片30的材料为FR4等级，所述介质基片30的介电常数为4.4，所述介质基片30的正切角损耗为0.001，所述介质基片30的厚度为1mm。需要说明的是，所述介质基片30的正切角损耗会随着材料的变化而变化。具体地，所述辐射贴片20和所述接地板40的材料均包括铜。应当理解的是，辐射贴片20和接地板40均可以采用金属铜片，其中金属铜片的厚度可以为0.035mm。因此，本发明提供的极宽带印刷单极天线，基于平面单极天线和微带线等技术设计而成的，它采用了平面印刷电路工艺，介质基片上层为微带线和辐射贴片，下层为接地板。该极宽带印刷单极天线工作频带覆盖范围广，在定位系统和超宽带通信中具有很好的应用前景。为屏蔽高频无线电信号的干扰，在天线馈线旁添加了契比雪夫型低通滤波电路，该滤波器同样以微带技术实现，用开关控制电流路径，实现工作频率范围的调节，即实现频率范围的可调可控。因此，本发明提供的极宽带印刷单极天线可以实现超过40:1的阻抗带宽，工作频带覆盖范围很大；且由于采用平面结构，易与其他电路进行集成，也可以与曲面共形，提高了空间利用率；该极宽带印刷单极天线还具有结构简单，易于加工和设计，可以通过PCB工艺实现，成本低廉的优势。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述极宽带印刷单极天线包括：微带线、辐射贴片、介质基片和接地板，所述微带线和所述辐射贴片设置在所述介质基片的一面，所述微带线的一端与所述辐射贴片连接，所述接地板设置在所述介质基片的另一面，所述辐射贴片上开设至少一个渐变槽，并形成一个次级辐射贴片，所述渐变槽的宽度在所述辐射贴片上由远离所述微带线的方向至靠近所述微带线的方向逐渐变窄，所述微带线用于实现馈电和阻抗变换，所述辐射贴片与所述接地板之间能够形成电磁辐射，所述辐射贴片上形成的所述次级辐射贴片和所述渐变槽能够拓展工作带宽。2.根据权利要求1所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述辐射贴片上开设两个对称设置的渐变槽，两个渐变槽之间的结构形成所述次级辐射贴片。3.根据权利要求1或2所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述辐射贴片和所述次级辐射贴片的形状均为半椭圆状。4.根据权利要求1所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述接地板靠近所述辐射贴片的一侧的形状为圆弧状。5.根据权利要求1所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述极宽带印刷单极天线还包括滤波结构，所述滤波结构并联设置在所述微带线上，所述滤波结构能够改变极宽带印刷单极天线的工作频率范围。6.根据权利要求5所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述滤波结构与所述微带线之间设置有开关，所述开关闭合时，所述滤波结构导通，所述微带线断开，所述极宽带印刷单极天线的工作频率范围为150MHz到700MHz，所述开关断开时，所述滤波结构断开，所述微带线导通，所述极宽带印刷单极天线的工作频率范围为150MHz到7GHz。7.根据权利要求5所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述滤波结构包括低通滤波器。8.根据权利要求7所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述低通滤波器包括契比雪夫型微带低通滤波器。9.根据权利要求1所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述介质基片的介电常数范围为2.2~10.2，所述介质基片的厚度范围为0.254mm~3mm。10.根据权利要求1所述的极宽带印刷单极天线，其特征在于，所述辐射贴片和所述接地板的材料均包括铜。

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