箭形共面波导超宽带天线的制作方法

本实用新型涉及天线领域，具体是一种箭形共面波导超宽带天线。

背景技术：

随着无线通信需求的不断增加，超宽带(UWB)无线通信技术以其低功耗、大带宽、低复杂度等优点而备受关注。2002 年美国联邦通信委员会(FCC)批准将3.1~10.6 GHz频段作为超宽带技术应用，由于超宽带技术对多径干扰具有较好的抑制作用，为无线通信提供了广泛的解决方案。

随着社会的发展，人们对超宽带特性的要求也越来越高，超宽带通信系统不仅要求天线具有较小的体积、较大的带宽、较好的辐射效率和全向覆盖特性，还要具有较好的脉冲信号保真度。

目前，虽然许多超宽带天线具有较好阻抗带宽等性能，但由于其体积较大，很难集成进入射频电路系统中，为此研究小型化超宽带天线成为一种趋势。

微带天线具有体积小、质量轻、易共面以及易和微波电路集成等优点，在无线通信领域得到了广泛的应用。近年来，相比微带天线具有更宽带宽、更低损耗和更高辐射效率等优点的共面波导馈电天线，在射频领域备受青睐。由于传统超宽带天线不能完全覆盖用于商业目的的超宽带频段(3.1~10.6 GHz)，因此，共面波导馈电超宽带天线变得越来越流行。

近年已经设计出几款共面波导馈电单极子天线，单极子结构有圆形、矩形以及郁金香形，这些天线获得了良好的超宽带性能，但是这些天线尺寸较大。

为了获得超宽带特性，其馈电方式采用微带线或共面波导馈电，传统的共面波导是在介质基板的一面上制作出中心导体带条，并在紧邻中心导体带条的两侧制作出接地板，而介质基板的另一面没有导体覆盖层。为了使波导内的波长小于自由空间波长，从而使电磁场更加集中于中心导体带条和接地板所在的空气与介质交界处，应采用介质基板厚度较高的材料作为介质基片。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种箭形共面波导超宽带天线，是能够覆盖超宽带频段的箭形单极子天线，使得天线尺寸大大减小，利用电磁仿真软件HFSS12 对影响天线回波损耗、带宽等性能的参数进行仿真、分析和优化，得到了理想的天线尺寸，便于和射频电路集成，该天线与传统的微带贴片天线相比，性能有较大提高，其能够提供稳定的辐射方向性和辐射效率，该天线能满足多种宽带无线通信应用的要求。

本实用新型的技术方案如下：

一种箭形共面波导超宽带天线，包括有介质基板，其特征在于：所述的介质基板上固定有接地板，所述的接地板上固定有箭形共面波导馈电线，所述的箭形共面波导馈电线上粘接有辐射贴片。

所述的箭形共面波导超宽带天线，其特征在于：所述箭形共面波导馈电线的特性阻抗为50Ω，与所述接地板的两侧之间分别具有0.5mm的间隙。

本实用新型采用共面波导技术，共面波导的结构及边界条件决定了它所传输的模为准TEM 模，故没有下限截止频率。相比传统的微带线，共面波导具有以下优点：结构简单、方便串并联有源或无源器件、可以避免过孔接地和减小辐射损耗。共面波导传输线的特性阻抗由中心导体带条宽度和距离接地带的缝隙宽度决定，与基片的厚度几乎无关。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提出了一款小型化共面波导馈电箭形单极子超宽带天线；

2、本实用新型通过共面波导实现了超宽带特性，并利用单极子天线实现小型化和稳定的辐射特性；

3、本实用新型利用电磁仿真软件HFSS12 对影响天线回波损耗、带宽等性能的参数进行仿真、分析和优化，得到理想的天线尺寸，便于和射频电路集成，该天线与传统的微带贴片天线相比，性能有较大提高，其能够提供稳定的辐射方向性和辐射效率，该天线能满足多种宽带无线通信应用的要求；

4、本实用新型的频带宽度达到 3.9~10.9 GHz，此频带宽度内回波损耗在–10 dB 以下，驻波比在2 以下，最大辐射方向可以达到5dB 的增益，具有良好的全向辐射特性；通过对天线的回波损耗、驻波比、增益和辐射方向性的研究表明该天线具有较好的性能，可广泛应用于超宽带无线通信系统中；

5、本实用新型的箭形共面波导超宽带天线基板采用环氧树脂FR4板材，具有制造成本低，结构简单可靠，使用范围广，适应性强等特点。

附图说明

图1为本实用新型结构主视图。

图2为本实用新型立体结构示意图。

图3为本实用新型的各部位尺寸图。

图4为本实用新型的尺寸图。

具体实施方式

参见图1、2，一种箭形共面波导超宽带天线，包括有介质基板3，介质基板3上固定有接地板1，接地板1上固定有箭形共面波导馈电线4，箭形共面波导馈电线4上粘接有辐射贴片2。

本实用新型中，箭形共面波导馈电线4的特性阻抗为50Ω，与接地板1的两侧之间分别具有0.5mm的间隙。

本实用新型的尺寸和各部位尺寸参见图3、4，其外形尺寸为17 mm×18 mm，具有较小的结构尺寸。本实用新型的各结构尺寸是通过电磁仿真软件HFSS进行仿真并不断进行参数调整得到的一组理想结果。

介质基板3的材料选取环氧树脂FR4覆铜板，其介电常数εr=4.4，介质基板3的尺寸为17 mm×18 mm，厚度h=1.6 mm，箭形共面波导馈电线4的宽度为2mm，其特性阻抗为50 Ω。