天线、设备、阵列及系统的制作方法

2.5mm，宽度为1.2mm-2.2mm，所述第一介质层的厚度为0.712mm-0.812mm，所述第一介质层的介电常数3.61-3.71。
17.具体地，所述辐射部为矩形，所述辐射部的长度为10.4mm-11.4mm，宽度为11.1mm-12.1mm，所述第一介质层的厚度为0.712mm-0.812mm，所述第一介质层的介电常数3.61-3.71。
18.具体地，所述辐射部为矩形，所述辐射部的长度为10.5mm-11.5mm，宽度为10mm-11mm，所述第一槽段及第二槽段的长度为0.5mm-1.5mm，宽度为0.15mm-0.25mm，所述第三开槽的长度为1.1mm-2.1mm，宽度为0.5mm-0.15mm，所述第一介质层的厚度为0.712mm-0.812mm，所述第一介质层的介电常数3.61-3.71。
19.具体地，所述辐射部为矩形，所述辐射部的长度为8.4mm-9.4mm，宽度为8.1mm-9.1mm，所述第一槽段及第二槽段的长度为0.5mm-1.5mm，宽度为0.15mm-0.25mm，所述第三开槽的长度为1mm-2mm，宽度为0.5mm-1.5mm，所述第一介质层的厚度为0.712mm-0.812mm，所述第一介质层的介电常数3.61-3.71。
20.具体地，所述天线还包括贯穿所述天线主体及接地共面波导的金属化导通件，所述金属化导通件与所述馈线连接，所述金属导通件在所述辐射部上形成馈电点，所述公共接地板与传输线层上对应于所述金属化导通件的位置设有开孔，所述开孔与所述金属化导通件之间设有第二间隙。
21.具体地，所述馈电点位于所述辐射部的纵向中轴线上，或者靠近所述纵向中轴线的区域。
22.第二方面，本实用新型实施例提供了一种天线阵列，包括至少三个上述任一方案的天线。
23.具体地，至少三个所述天线呈三角形阵列排布。
24.具体地，所述三角形阵列为直角三角形阵列、锐角三角形阵列或钝角三角形阵列。
25.具体地，所述三角形阵列为等腰三角形阵列或者等边三角形阵列。
26.具体地，相邻两行所述天线之间的垂直距离大于或等于λ/8，每行的相邻两个所述天线之间的垂直距离大于或等于λ/8，其中，λ为所述天线接收的电磁波波长。
27.第三方面，本实用新型实施例提供了一种天线系统，其特征在于，包括上述任一方案的天线阵列。
28.第四方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括上述任一方案的天线，或者上述任一方案的天线阵列，或者上述任一方案的天线系统。
29.根据本实用新型实施例所提供的一种天线、设备、阵列及系统，该天线通过设置接地共面波导，能够在降低尺寸的同时，提高带宽，从而满足实际需求。
附图说明
30.本实用新型的下列附图在此作为本实用新型实施例的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。
31.附图中：
32.图1为根据本实用新型的一个可选实施例的辐射部的结构图；
33.图2为根据本实用新型的另一个可选实施例的辐射部的结构图；
34.图3为根据本实用新型的一个可选实施例的天线的剖面图；
35.图4为现有技术的天线的辐射部的结构图；
36.图5为根据本实用新型的一个可选实施例的辐射部的尺寸示意图；
37.图6为根据本实用新型的另一个可选实施例的辐射部的尺寸示意图；
38.图7为根据本实用新型的又一个可选实施例的辐射部的尺寸示意图；
39.图8为根据本实用新型的一个可选实施例的天线阵列的示意图；
40.图9为根据本实用新型的一个可选实施例的天线的回波损耗s11的仿真曲线图；
41.图10为根据本实用新型的一个可选实施例的天线的轴比仿真曲线图；
42.图11为根据本实用新型的另一个可选实施例的天线的回波损耗s11的仿真曲线图；
43.图12为根据本实用新型的另一个可选实施例的天线的轴比仿真曲线图；
44.图13为根据本实用新型的又一个可选实施例的天线的回波损耗s11的仿真曲线图；
45.图14为根据本实用新型的又一个可选实施例的天线的增益曲线图；
46.图15为根据本实用新型的又一个可选实施例的天线的轴比仿真曲线图；
47.图16为根据本实用新型的再一个可选实施例的天线的回波损耗s11的仿真曲线图；
48.图17为根据本实用新型的再一个可选实施例的天线的增益曲线图；
49.图18为根据本实用新型的再一个可选实施例的天线的轴比仿真曲线图；
50.图19为根据本实用新型的一个可选实施例的天线阵列的回波损耗s11的仿真曲线图；
51.图20为根据本实用新型的一个可选实施例的天线阵列中第一天线的增益仿真曲线图；
52.图21为根据本实用新型的一个可选实施例的天线阵列中第二天线的增益仿真曲线图；
53.图22为根据本实用新型的一个可选实施例的天线阵列中第三天线的增益仿真曲线图；
54.图23为根据本实用新型的一个可选实施例的天线阵列中第一天线的轴比仿真曲线图；
55.图24为根据本实用新型的一个可选实施例的天线阵列中第二天线的轴比仿真曲线图；
56.图25为根据本实用新型的一个可选实施例的天线阵列中第三天线的轴比仿真曲线图。
57.其中，1-天线主体，101-辐射部，1011-纵向中轴线，102-第一介质层，2-第一开槽，3-第二开槽，301-第一槽段，302-第二槽段，4-第三开槽，5-馈电点，6-金属化导通件，7-接地共面波导，701-公共接地板，702-第二介质层，703-传输线层，7031-馈线，7032-共面波导接地板，7033-第一间隙，8-开孔，9-第一天线，10-第二天线，11-第三天线，12-天线，13-前半球，14-后半球，15-阵列平面，16-天线阵列，17-入射无线电波，18-辐射源。
具体实施方式
58.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
59.应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、天线和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、天线、组件和/或它们的组合。
60.现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。
61.第一方面，如图1、图2及图3所示，其中，x方向为辐射部101的长度方向，y方向为辐射部101的宽度方向，z方向为天线的厚度方向，也是垂直与辐射部101表面的方向，本实用新型实施例提供了一种天线，包括天线主体1及接地共面波导7；天线主体1包括第一介质层102、辐射部101及公共接地板701所构成的层叠结构，第一介质层102与辐射部101位于公共接地板701的一侧，第一介质层设置于辐射部101与公共接地板701之间；接地共面波导7包括公共接地板701、第二介质层702及传输线层703所构成的层叠结构；第二介质层702与传输层703位于所述公共接地板701的另一侧，第二介质层702位于公共接地板701与传输层703之间，传输线层703包括馈线7031及设置在馈线7031两侧的共面波导接地板7032，共面波导接地板7032与馈线7031之间设有第一间隙7033。
62.其中，第一介质层102及第二介质层702的材质可为双马来酰亚胺三嗪树脂或玻璃纤维强化氧树脂制成。在一些较优的实现方式中，第一介质层102及第二介质层702为fr4介质基板。fr4材料具有电绝缘性稳定、平整度好、表面光滑、无凹坑、厚度公差标准的优点，具有良好的电气特性，受环境影响较小。基板可为规则形状，例如圆形或矩形等，也可为不规则形状，本实施例不做严格限定。辐射部101、公共接地板701、馈线7031及共面波导接地板7032可采用贴片结构，具体地，贴片可采用银、铝、铁、锌或金属合金等导电材料制成，优选使用损耗低的导电材料，如铜或银面。当然也可采用非金属，例如石墨、加入导电物质形成复合塑料材料等，本实施例不限定。
63.相比于微带线及共面波导，随着频率的增加，接地共面波导7的特性阻抗减小的幅度更小，由此接地共面波导7的特性阻抗随频率变化更加稳定；并且接地共面波导7具有更小的损耗。特别是作为uwb天线，接地共面波导7能够在降低尺寸的同时，提高带宽，从而满足uwb天线小型化且宽带宽的需求。
64.根据本实用新型实施例所提供的一种天线、天线阵列及设备，该天线通过设置接地共面波导7，能够在降低尺寸的同时，提高带宽，从而满足实际需求。
65.进一步地，如图1和图2所示，辐射部101的中部设有第一开槽2。
66.在具体应用中，调节辐射部101的轴比的方式可采用在辐射部101上进行挖槽来实
现。第一开槽2具有封闭的边缘，且第一开槽2为长条状的槽。工作人员可根据天线的实际需求进行设计第一开槽2的形状，本实用新型不做严格限定。并且第一开槽2可以在不增加辐射部101尺寸的前提下，降低频点，从而在辐射部101尺寸不发生改变的情况下，使天线具有较低的频点。
67.可选地，如图1和图2所示，第一开槽2为腰型槽或椭圆形槽。其中，腰型槽为其中相对的两边为等长的直线，另外两个相对的两边为圆弧的封闭槽。进一步地，如图1和图2所示，腰型槽的中轴线与辐射部101的纵向中轴线1011之间呈夹角设置，腰型槽的中轴线为腰型槽的沿腰长方向的对称轴线；椭圆性槽的长轴与辐射部101的纵向中轴线1011之间呈夹角设置。夹角α的角度也影响天线的轴比及匹配性，即夹角α的角度越小，天线的轴比越小，天线的匹配性变差。可选地，夹角α为44
°‑
46
°
，优选地，夹角α为45
°
。
68.可以理解的是，辐射部101的纵向中轴线1011为与x方向相平行的对称轴线。
69.进一步地，图1和图2所示，辐射部101具有至少一个转角，每个转角处均设置有第二开槽3；每个第二开槽3包括第一槽段301及与第一槽段301连通的第二槽段302，第一槽段301平行于辐射部101上与第一槽段301相对的边的延伸方向，第二槽段302平行于辐射部101上与第一槽段301相对的边的延伸方向。
70.第一槽段301及第二槽段302可在不增加辐射部101尺寸的前提下，降低频点，并且随着第一槽段301及第二槽段302的长度的增加，能够使天线的频点向低频点移动，从而在辐射部101尺寸不发生改变的情况下，使天线具有较低的频点。
71.进一步地，如图1和图2所示，辐射部101的各边的中部还开设有第三开槽4。
72.随着第三开槽4尺寸的增加，微带天线的频点向低频点移动，从而在辐射部101尺寸不发生改变的情况下，使天线具有更低的频点。可选地，第三开槽4为矩形。
73.在上述实施例中，如图5、图6和图7所示，辐射部101为矩形或正方形。矩形的辐射部101相比于正方形的辐射部101，具有更宽的带宽，并且长度越大，频点越低，也就是长度可以调整频点的高低，从而在实际应用中，可以通过增加长度来减少频点的升高，其中，长度与1/4λ成正比，λ为天线接收的电磁波波长。并且适当调整矩形辐射部101的长度和宽度，就能够得到具有两个相近频点的双频微带天线，从而提高天线的性能及适应性。
74.在具体应用中，辐射部101、第一开槽2、第二开槽3及第三开槽4可由工作人员根据实际需求进行灵活设置，现针对几种辐射部101的结构及相应的尺寸做具体阐述：
75.在一些实施例中，如图5所示，辐射部101为正方形，辐射部101的边长d1为9.7mm-10.7mm，第一开槽2为腰型槽，第一槽段301及第二槽段302的长度d2为2mm-3mm，宽度d3为0.15mm-0.25mm，第三开槽4的长度d5为1.5mm-2.5mm，宽度d4为1.2mm-2.2mm，第一介质层102的厚度为0.712mm-0.812mm，第一介质层102的介电常数3.61-3.71。
76.优选地，辐射部101的边长d1为10.2mm，第一开槽2为腰型槽，第一槽段301及第二槽段302的长度d2为2.5mm，宽度d3为0.2mm，第三开槽4的长度d5为2mm，宽度d4为1.7mm，第一介质层102的厚度为0.717mm，第一介质层102的介电常数3.66。图9和图10为利用仿真软件对上述尺寸的天线进行仿真的结果，天线的带宽为500mhz，回波损耗s11《-6。而在现有技术中，如图5所示，在辐射部101采用边长d1为11.2mm的正方形，且第一开槽2为腰型槽时，该天线的带宽为500mhz，回波损耗s11《-5，由此可以看出，本实施例的辐射部101的边长小于现有技术中的辐射部101的边长，从而本实施例中的天线能够在降低尺寸的同时，保证天线
的带宽不随着减小，以有利于实现天线的小型化，满足天线的实际需求。
77.在另一些实施例中，如图6所示，辐射部101为矩形，第一开槽2为腰型槽，辐射部101d7的长度为10.4mm-11.4mm，宽度d6为11.1mm-12.1mm，第一介质层102的厚度为0.712mm-0.812mm，第一介质层102的介电常数3.61-3.71。
78.优选地，辐射部101为矩形，辐射部101的长度d7为10.9mm，宽度d6为11.6mm，第一介质层102的厚度为0.717mm，第一介质层102的介电常数3.66。图12和图11为利用仿真软件对上述尺寸的天线进行仿真的结果，天线的带宽为550mhz，回波损耗s11《-10。而在现有技术中，如图4所示，在辐射部101采用边长为11.2mm的正方形，且第一开槽2为腰型槽时，该天线的带宽为500mhz，回波损耗s11《-5，由此可以看出，本实施例的辐射部101采用尺寸相近的矩形，能够使天线具有更大的带宽，从而满足天线的实际需求。
79.在又一些实施例中，如图7所示，辐射部101为矩形，辐射部101的长度d7为10.5mm-11.5mm，宽度d6为10mm-11mm，第一槽段301及第二槽段302的长度d2为0.5mm-1.5mm，宽度d3为0.15mm-0.25mm，第三开槽4的长度d5为1.1mm-2.1mm，宽度d4为0.5mm-1.5mm，第一介质层102的厚度为0.712mm-0.812mm，第一介质层102的介电常数3.61-3.71。
80.优选地，辐射部101为矩形，辐射部101的长度d7为11mm，宽度d6为10.5mm，第一槽段301及第二槽段302的长度d2为1mm，宽度d3为0.2mm，第三开槽4的长度d5为1.6mm，宽度d4为1mm，第一介质层102的厚度为0.717mm，第一介质层102的介电常数3.66。图13、图14和图15为利用仿真软件对上述尺寸的天线进行仿真的结果，天线的带宽为500mhz，回波损耗s11《-10。
81.在又一些实施例中，辐射部101为矩形，辐射部101的长度d7为8.4mm-9.4mm，宽度d6为8.1mm-9.1mm，第一槽段301及第二槽段302的长度d2为0.5mm-1.5mm，宽度d3为0.15mm-0.25mm，第三开槽4的长度d5为1mm-2mm，宽度d4为0.5mm-1.5mm，第一介质层102的厚度为0.712mm-0.812mm，第一介质层102的介电常数3.61-3.71。
82.优选地，辐射部101为矩形，辐射部101的长度d7为8.9mm，宽度d6为8.6mm，第一槽段301及第二槽段302的长度d2为1mm，宽度d3为0.2mm，第三开槽4的长度d4为1.5mm，宽度d4为1mm，第一介质层102的厚度为0.717mm，第一介质层102的介电常数3.66。图16、图17和图18为利用仿真软件对上述尺寸的天线进行仿真的结果，天线的带宽为500mhz，回波损耗s11《-10，并且具有较高的频段，能够满足uwb天线的8ghz频段的要求，该天线在中心频点6.5ghz时，带宽500mhz，也满足uwb的使用需求，由此该天线具有带宽宽、轴比好、天线整体尺寸小的优点。
83.进一步地，天线还包括贯穿天线主体1及接地共面波导7的金属化导通件6，金属化导通件6与馈线7031连接，金属导通件6在辐射部101上形成馈电点5，公共接地板701与传输线层703上对应于金属化导通件6的位置设有开孔8，开孔8与金属化导通件6之间设有第二间隙。
84.在金属化导通件6与导通孔之间设置间隙，以使馈电由导通孔传送至金属化导通件6靠近传输线层703的导通孔的一端，再传送至金属化导通件6的另一端，即馈电点5，从而避免馈电点5直接接地。
85.馈电点5的位置影响天线的匹配阻抗值，工作人员可通过调节辐馈电点5的位置，调整天线的匹配阻抗值，提高天线的匹配度。
86.具体地，馈电点5位于辐射部101的纵向中轴线1011上，或者靠近纵向中轴线1011的区域。
87.第二方面，本实用新型实施例提供了一种天线阵列，包括至少三个上述任一方案的天线。
88.该天线阵列中包括上述实施例中所阐述的天线，因此，该天线阵列中的天线通过设置接地共面波导7，能够在降低尺寸的同时，提高带宽，从而满足实际需求。
89.进一步地，至少三个天线呈三角形阵列排布。具体地，三角形阵列为直角三角形阵列、锐角三角形阵列或钝角三角形阵列。进一步地，三角形阵列为等腰三角形阵列或者等边三角形阵列。
90.示例性的，天线的数量为三个，分别为第一天线9、第二天线10及第三天线11，第二天线10及第三天线11位于第一天线9的下方且并排排列，且第二天线10与第三天线11以第一天线9的中轴线为对称轴对称设置。
91.进一步地，如图8所示，相邻两行所述天线之间的垂直距离d8大于或等于λ/8，每行的相邻两个所述天线之间的垂直距离d8大于或等于λ/8，其中λ为天线接收的电磁波波长，以使天线不相互干扰，从而既增强天线阵列的抗干扰能力强，并且使增强天线排列紧凑性，有利于天线阵列的小型化。具体的仿真结果可参见图19至图25。
92.第三方面，本实用新型实施例提供了一种天线系统，包括上述方案中的天线阵列。
93.第四方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括上述任一方案的天线，或者上述任一方案的天线阵列，或者上述任一方案的天线系统。该电子设备包括但不限于uwb定位设备等，该电子设备包括上述实施例中所阐述的天线结构和/或天线阵列的结构。
94.本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。