本发明属于超宽带天线技术领域，设计一种基于寄生条带的紧凑型超宽带天线。
背景技术：
超宽带(UWB)天线具有高传输速率、低轮廓、结构简单、易于制造和容易与单片射频电路集成等优点。特别是近年来，随着射频前端的快速发展，许多微波设备被考虑集成到移动平台上，促进了紧凑型超宽带天线的快速发展。
目前，扩展紧凑型平面超宽带天线带宽主要方法有以下几种：第一，改变接地板的大小以及形状，如将接地板尺寸减小，接地板边沿采用阶梯型，弧形等等；第二，添加L型寄生条带；第三，改变辐射贴片的形态，如采用圆形，椭圆型，不规则多边形等；第四，在辐射贴片上开复杂槽结构；第五，采用多节渐变的馈线；第六，采用分形技术等等。纵观这些方法，若想要获得足够大的带宽，则其槽结构或是辐射贴片结构会比较复杂，并且难以满足在小型化的基础上实现带宽的明显增加。因此，寻求新颖的设计理念，开发设计结构紧凑、设计简单、易于加工的超宽带天线为目前广大天线工作者不断努力的方向。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于寄生条带的紧凑型超宽带天线，该天线结构简单、尺寸非常小、具有良好超宽带辐射特性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于寄生条带的紧凑型超宽带天线，包括辐射贴片，介质基板，接地板，微带馈线和寄生条带部分；所述介质基板上表面紧贴切半的椭圆形金属辐射贴片；所述辐射贴片左侧开有五个等宽等间距的槽；所述微带馈线紧贴于介质基板上表面，与辐射贴片连接；所述寄生条带位于辐射贴片的左侧，为两条尺寸不同的曲折型条带和一条直线型条带；所述接地板紧贴介质基板下表面且右侧开有一矩形槽。
进一步，所述切半的椭圆形金属辐射贴片位于介质基板上表面，其长轴长R1为5.05—5.15mm，短轴长R2为3.7—3.8mm,厚度为0.016—0.018mm。
进一步，所述辐射贴片左侧开有五个间距和宽度相同的槽，同时这五个槽与辐射贴片右边界的距离相同，其间距W5为1.1—1.3mm，宽度g为0.29—0.31mm，与辐射贴片右边界的距离W4为2.1—2.3mm。
进一步，所述微带馈线长度L8为2.4—2.6mm，宽度W6为1.5—1.7mm。
进一步，最左侧曲折型寄生条带长L1+L2+L3为29.1—29.3mm，宽度W1为0.29—0.31mm；另一曲折型条带长L4+L5+L6为27.1—27.3mm，宽度W2为0.19—0.21mm；直线型条带长L7为9—9.2mm，宽度W3为0.49—0.51mm。
进一步，接地板位于介质基板下表面，其长度与宽度均与介质基板相同，大小分别为L＝19mm，W＝10mm。
进一步，接地板上所开槽位于接地板右侧，其长度L9为9—9.2mm，宽度W7为4.7—4.9mm，槽与地板下侧边缘的距离L10为3.9—4.1mm。
进一步，介质基板材料为FR4，其介电常数约4.4，损耗角正切约0.02，长度L为19mm，宽度W为10mm。
本发明的有益效果在于：1)通过添加曲折型寄生条带和在辐射贴片上挖槽，使得其工作的最低频点达到了3.1GHz以下；2)通过添加寄生条带以及对辐射贴片切半，使天线的电尺寸减小了55.3％，并且使天线在高频的可实现增益提高了约3.28dB,从而使天线在整个UWB频段的增益的变化小于2.42dB；3)通过添加直线形条带，使得本天线在9.075GHz处产生一谐振点，从而优化了该频点周围频段的阻抗匹配，并使得高频的增益得以提高；4)除了有效的拓展了天线的带宽，提高高频的增益，还具有结构紧凑、简单，易于制造等优势，可用于WLAN，WiMAX频段的通信系统中。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的基于寄生条带的紧凑型超宽带天线的整体结构三维视图；
图2为本发明的基于寄生条带的紧凑型超宽带天线的俯视图；
图3为本发明的基于寄生条带的紧凑型超宽带天线的正视图；
图4为本发明的S参数随频率变化的曲线图；
图5为本发明分别在3.5GHz、6.5GHz、9.5GHz频点的E面的辐射方向图；
图6为本发明分别在3.5GHz、6.5GHz、9.5GHz频点的H面的辐射方向图；
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明的基于寄生条带的紧凑型超宽带天线的整体结构三维视图，如图所示：
本发明所述的基于L型寄生条带的紧凑型超宽带天线包括介质基板，接地板，金属辐射贴片，微带馈线，同轴电缆，金属寄生条带结构。
其中，介质基板的下表面紧贴金属接地板，接地板的长度和宽度分别与介质基板的长度和宽度相同，在接地板的右侧挖有一矩形槽，该矩形槽与馈线具有良好的耦合作用，使得天线在UWB频段具有良好的驻波特性。
介质基板的上表面紧贴切半的椭圆形辐射贴片，该辐射贴片左侧挖有五个间距及宽度相同的槽，在实验仿真的过程中，我们发现，槽越深，整个天线在低频段越能表现出良好的驻波特性，因此我们在保证中频及高频阻抗匹配的情况下尽量增大槽的深度。
介质基板上表面紧贴微带馈线，其长度L8为2.4—2.6mm，宽度W6为1.5—1.7mm。
辐射贴片左侧为两条曲折型寄生条带和一条直线型寄生条带，分别对应了本天线在三个不同频点的谐振工作模式，其谐振来源于寄生条带与微带馈线的耦合作用。不仅降低了天线的最低谐振频点，同时也提高了天线在高频的增益。
介质基板为薄长方体型基板，其长度L为19mm，宽度W为10mm，厚度H2为1.6mm，材料选用了FR4环氧树脂板，相对介电常数为4.4，相对磁导率为1.0，损耗角正切为0.02，接地板，微带馈线，辐射贴片，寄生条带结构均为厚度相同的覆铜薄膜。
下面通过具体实施例来对本发明的具体方案进行说明。
参见图1，图2，图3，图4。其中，1-直线型寄生条带，2-中间的曲折型寄生条带，3-最左侧曲折型寄生条带，4-介质基板，5-接地板，6-辐射贴片，7-微带馈线。所述介质基板1下表面紧贴开有矩形槽的接地板5，上表面紧贴设置有辐射贴片6，微带线7与辐射贴片6连接，辐射贴片6左侧为三条不同的寄生条带结构。介质基板1为薄长方体，其长为L，宽为W，厚度为H2，采用FR4环氧树脂板作为制作材料，其相对介电常数为4.4，相对磁导率为1.0，损耗角正切为0.02。
完成上述的初始设计之后，使用高频电磁仿真软件HFSS13.0进行仿真分析，经过仿真优化之后得到各项参数尺寸如下表所示
表1 本发明各参数最佳尺寸表
依照上述参数，使用HFSS对所设计的基于寄生条带的紧凑型超宽带天线的S参数，方向辐射增益等特性参数进行仿真分析，其分析结果如下：
图4为本发明的电压驻波比VSWR仿真曲线图，如图所示，在VSWR<2的条件下，本天线的阻抗带宽范围为3.031—10.735GHz，共有八个谐振频率中心，其谐振频率值分别为3.1475GHz、3.2925GHz、3.55GHz、4.8GHz、7.5625GHz、8.7GHz、9.075GHz、9.9GHz。其中，值得注意的是3.1475GHz与3.2925GHz的谐振分别由最左侧和中间两个曲折型寄生条带所产生(由于两频点间隔太小，在图中未标出)，9.075GHz的谐振则由直线形寄生条带产生。
图5为本发明在3.5GHz、6.5GHz、9.5GHz三个频率点在E面的辐射方向图，从图中可以看出，在E面上，天线方向图与单极子天线方向图类似。图6为本发明在3.5GHz、6.5GHz、9.5GHz三个频率点在H面的辐射方向图，从图中可以看出，在整个频段内，天线在H面上具有良好的全向性
综上所述，该天线结构紧凑，频率覆盖范围由3.031GH到10.713GHz，涵盖了UWB频段(3.1—10.6GHz)，具有良好的电压驻波特性与较好且稳定的辐射方向图。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。