(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 207818889 U(45)授权公告日 2018.09.04
(21)申请号 201820173361.X(22)申请日 2018.01.31
(73)专利权人 成都精位科技有限公司
地址 610000 四川省成都市世纪城南路599
号6栋7层701号(72)发明人 严炜 彭连辉
(74)专利代理机构 北京超凡志成知识产权代理
事务所(普通合伙) 11371
代理人 邓超(51)Int.Cl.
H01Q 1/38(2006.01)H01Q 1/48(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图3页
CN 207818889 U(54)实用新型名称
UWB基站天线及UWB定位系统(57)摘要
本实用新型实施例提供一种UWB基站天线及
介质基板、设置UWB定位系统。UWB基站天线包括：
在介质基板顶层的第一地板以及设置在介质基板底层的第二地板。第一地板和第二地板平行设置。第一地板上设置有贴片单元，贴片单元包括有多个缝隙等效电容和多个贴片，每个缝隙等效电容将相邻的两个贴片隔开。第一地板和第二地板之间设置有与贴片连接的多个金属探针，每个金属探针形成等效电感；缝隙等效电容和等效电感并联连接以形成并联谐振电路。由此，该UWB基站天线可以适用于小型化低高度场景下的安装，同时天线方向图指向一面而且全向，可以改善目前天线的天线方向图中心凹陷的现象，拥有较高的天线增益，且具有较高的阻抗带宽，从而保证良好的天线性能。
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权 利 要 求 书
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1.一种UWB基站天线，其特征在于，应用于UWB定位系统，所述UWB基站天线包括：介质基板；
设置在所述介质基板顶层的第一地板；以及设置在所述介质基板底层的第二地板，所述第一地板和所述第二地板平行设置；所述第一地板上设置有贴片单元，所述贴片单元包括有多个缝隙等效电容和多个贴片，每个所述缝隙等效电容将相邻的两个贴片隔开；
所述第一地板和所述第二地板之间设置有与所述贴片连接的多个金属探针，每个所述金属探针形成等效电感；
所述缝隙等效电容和所述等效电感并联连接以形成并联谐振电路。2.根据权利要求1所述的UWB基站天线，其特征在于，每个所述贴片为圆形贴片，其中，不同圆形贴片的半径不相同，每个圆形贴片所在圆的圆心重合以使相邻的圆形贴片之间形成缝隙。
3.根据权利要求1所述的UWB基站天线，其特征在于，所述UWB基站天线为一环状结构，所述环状结构的厚度为6mm，所述环状结构的半径为43mm。
4.根据权利要求3所述的UWB基站天线，其特征在于，每个所述贴片的中心与所述环状结构的圆心重合。
5.根据权利要求1所述的UWB基站天线，其特征在于，所述第二地板开设有定位通孔，所述UWB基站天线还包括定位连接件，所述定位连接件的一端穿过所述定位通孔与所述介质基板固定连接，以将所述UWB基站天线固定。
6.根据权利要求1所述的UWB基站天线，其特征在于，每个所述金属探针的延伸方向与所述第一地板所在平面方向或者所述第二地板所在平面方向垂直。
7.根据权利要求1所述的UWB基站天线，其特征在于，所述多个贴片通过印制、雕刻或覆盖的方式设置在所述介质基板上，以形成所述UWB基站天线。
8.根据权利要求1所述的UWB基站天线，其特征在于，所述介质基板采用Rogers5880材料。
9.根据权利要求1所述的UWB基站天线，其特征在于，所述介质基板为介电常数为2.2的介质基板。
10.一种UWB定位系统，其特征在于，所述UWB定位系统包括权利要求1-9中任意一项所述的UWB基站天线。
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说 明 书
UWB基站天线及UWB定位系统
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技术领域
[0001]本实用新型涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种UWB基站天线及UWB定位系统。背景技术
[0002]随着无线通信技术的高速发展，人们对于无线通信提出了更高的要求，作为新兴的短距离无线通信技术，UWB(Ultra WideBand，超宽带)无线通信技术以其传输速率高、功耗小、安全性好、抗多径能力强以及成本低廉等特点，逐渐成为当前无线通信技术发展的一个趋势。
[0003]经本申请发明人研究发现，目前的UWB基站天线在小型化低高度的场景下往往安装不便，若改变尺寸则会存在天线方向图中心凹陷，以及阻抗带宽较低的现象。实用新型内容
[0004]为了克服现有技术中的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种UWB基站天线及UWB定位系统，可以适用于小型化低高度场景下的安装，同时天线方向图指向一面而且全向，且具有较高的阻抗带宽。[0005]为了实现上述目的，本实用新型较佳实施例采用的技术方案如下：[0006]本实用新型较佳实施例提供一种UWB基站天线，应用于UWB 定位系统，所述UWB基站天线包括：
[0007]介质基板；
[0008]设置在所述介质基板顶层的第一地板；以及[0009]设置在所述介质基板底层的第二地板，所述第一地板和所述第二地板平行设置；[0010]所述第一地板上设置有贴片单元，所述贴片单元包括有多个缝隙等效电容和多个贴片，每个所述缝隙等效电容将相邻的两个贴片隔开；
[0011]所述第一地板和所述第二地板之间设置有与所述贴片连接的多个金属探针，每个所述金属探针形成等效电感；
[0012]所述缝隙等效电容和所述等效电感并联连接以形成并联谐振电路。[0013]在本实用新型较佳实施例中，每个所述贴片为圆形贴片，其中，不同圆形贴片的半径不相同，每个圆形贴片所在圆的圆心重合以使相邻的圆形贴片之间形成缝隙。[0014]在本实用新型较佳实施例中，所述UWB基站天线为一环状结构，所述环状结构的厚度为6mm，所述环状结构的半径为43mm。[0015]在本实用新型较佳实施例中，每个所述贴片的中心与所述环状结构的圆心重合。[0016]在本实用新型较佳实施例中，所述第二地板开设有定位通孔，所述UWB基站天线还包括定位连接件，所述定位连接件的一端穿过所述定位通孔与所述介质基板固定连接，以将所述UWB基站天线固定。
[0017]在本实用新型较佳实施例中，每个所述金属探针的延伸方向与所述第一地板所在平面方向或者所述第二地板所在平面方向垂直。
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说 明 书
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在本实用新型较佳实施例中，所述多个贴片通过印制、雕刻或覆盖的方式设置在
所述介质基板上，以形成所述UWB基站天线。[0019]在本实用新型较佳实施例中，所述介质基板采用Rogers5880材料。[0020]在本实用新型较佳实施例中，所述介质基板为介电常数为2.2的介质基板。[0021]本实用新型较佳实施例还提供一种UWB定位系统，所述UWB 定位系统包括上述的UWB基站天线。[0022]相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：[0023]本实用新型实施例提供一种UWB基站天线及UWB定位系统。所述UWB基站天线包括：介质基板；设置在所述介质基板顶层的第一地板；以及设置在所述介质基板底层的第二地板，所述第一地板和所述第二地板平行设置；所述第一地板上设置有贴片单元，所述贴片单元包括有多个缝隙等效电容和多个贴片，每个所述缝隙等效电容将相邻的两个贴片隔开；所述第一地板和所述第二地板之间设置有与所述贴片连接的多个金属探针，每个所述金属探针形成等效电感；所述缝隙等效电容和所述等效电感并联连接以形成并联谐振电路。由此，本实用新型提供的UWB基站天线可以适用于小型化低高度场景下的安装，同时天线方向图指向一面而且全向，可以改善现有技术中天线的天线方向图中心凹陷的现象，拥有较高的天线增益，且具有较高的阻抗带宽，从而保证良好的天线性能。附图说明
[0024]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
[0025]图1为本实用新型较佳实施例提供的UWB基站天线的一种结构示意图；[0026]图2为本实用新型较佳实施例提供的贴片单元的一种结构示意图；
[0027]图3为本实用新型较佳实施例提供的金属探针与介质基板的一种连接结构示意图；
[0028]图4为本实用新型较佳实施例提供的并联谐振电路的一种原理示意图；[0029]图5为本实用新型较佳实施例提供的UWB基站天线的一种仿真 3D增益方向图；[0030]图6为本实用新型较佳实施例提供的UWB基站天线的一种仿真回波损耗曲线图。[0031]图标：100-UWB基站天线；110-介质基板；120-第一地板；125- 金属探针；130-第二地板；140-贴片单元；142-贴片；144-缝隙等效电容；150-定位连接件。具体实施方式
[0032]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0033]因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的
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说 明 书
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实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0034]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0035]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。[0036]在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。[0037]下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0038]请参阅图1，为本实用新型较佳实施例提供的UWB基站天线100 的一种结构示意图，本实施例中，所述UWB基站天线100应用于UWB定位系统。UWB(Ultra Wideband)无线通信是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式，是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。其抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。UWB定位系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也很小。[0039]详细地，在本实施例中，所述UWB基站天线100包括：介质基板110、设置在所述介质基板110顶层的第一地板120以及设置在所述介质基板110底层的第二地板130。所述第一地板120和所述第二地板130平行设置。所述第一地板120上设置有贴片单元140，具体地，如图2所示，所述贴片单元140包括有多个缝隙等效电容144 和多个贴片142，每个所述缝隙等效电容144将相邻的两个贴片142 隔开。[0040]请结合参阅图3，所述第一地板120和所述第二地板130之间设置有与所述贴片142连接的多个金属探针125，每个所述金属探针125 形成等效电感。所述缝隙等效电容144和所述等效电感并联连接以形成并联谐振电路。[0041]本实施例中，所述金属探针125的数量可以根据实际情况进行选择，同时，所述金属探针125的设置位置也需要根据实际情况进行调整，具体可通过不同位置的调试，来检测所述UWB基站天线100的阻抗带宽，从而确定较佳的设置位置来设置每个金属探针125。[0042]详细地，所述并联谐振电路的具体电路请参阅图4，在等效电感和缝隙等效电容144并联的电路中，当缝隙等效电容144的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位，即电源电能全部为电阻消耗，成为电阻电路时，叫作并联谐振。并联谐振是一种完全的补偿，电源无需提供无功功率，只提供电阻所需要的有功功率。在谐振时，电路的总电流最小，而支路的电流往往大于电路的总电流，因此，并联谐振也称为电流谐振。由此，通过所述缝隙等效
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电容144和所述等效电感并联连接从而形成并联谐振电路，可以可以改善现有技术中天线的天线方向图中心凹陷的现象，拥有较高的天线增益，且具有较高的阻抗带宽，从而保证良好的天线性能。
[0043]进一步地，在一种实施方式中，每个所述贴片142可以为圆形贴片，其中，不同圆形贴片的半径不相同，每个圆形贴片所在圆的圆心重合以使相邻的圆形贴片之间形成缝隙。当然可以理解的是，本实施例并不对所述贴片142的形状进行限制，在其它实施方式中所述贴片 142也可以采用其它形状设计，例如矩形、椭圆形、菱形等等，只需保证相邻贴片142之间缝隙可以设置所述缝隙等效电容144即可。[0044]本实施例中，上述贴片142的数量可以根据实际设计需求进行选择，相应地，所述相邻贴片142之间的缝隙等效电容144也可随着所述贴片142的数量的调整而对应调整。[0045]进一步地，在一种实施方式中，所述UWB基站天线100为一环状结构，所述环状结构的厚度为6mm，所述环状结构的半径为43mm。由此，使得该UWB基站天线100可以适用于小型化低高度场景下的安装，提高了所述UWB基站天线100安装的灵活性，同时减少了天线占用所需空间。
[0046]进一步地，在一种实施方式中，为了降低所述UWB基站天线100 的加工难度和安装难度，同时也保证相邻贴片142之间的缝隙，每个所述贴片142的中心与所述环状结构的圆心重合。
[0047]进一步地，在一种实施方式中，依旧参阅图1，所述第二地板130 开设有定位通孔，所述UWB基站天线100还包括定位连接件150，所述定位连接件150的一端穿过所述定位通孔与所述介质基板110固定连接，以将所述UWB基站天线100固定。[0048]进一步地，在一种实施方式中，为了进一步地实现所述并联谐振电路的稳定性，每个所述金属探针125的延伸方向与所述第一地板 120所在平面方向或者所述第二地板130所在平面方向垂直。[0049]进一步地，在一种实施方式中，所述多个贴片142通过印制、雕刻或覆盖的方式设置在所述介质基板110上，以形成所述UWB基站天线100。[0050]进一步地，在一种实施方式中，所述介质基板110可以采用 Rogers5880材料，所述介质基板110可以为介电常数为2.2的介质基板110。Rogers5880材料采用聚四氟乙烯玻璃纤维增强材料制造，板材内部的微纤维随机分布在材料内，可以极大保障电路应用过程和生产过程中对板材强度的要求。同时，该板材拥有极低的介质损耗使其非常适用于要求最小化色散和损耗的高频和宽频段应用，其最高支持频率可达Ku波段甚至更高频率。此外，所述Rogers5880材料具有极低的吸湿率，仅为0.02％，该特性使它成为高湿度环境应用的理想选择，通过采用介电常数为2.2的Rogers5880材料制作而成的介质基板 110，可以有效保证UWB基站天线100的通信性能。[0051]进一步地，请结合参阅图5和图6，其中，横坐标代表频率变量，单位为GHz，纵坐标代表幅度变量，单位为dB。在本实施例中，所述UWB基站天线100的反射系数在小于-10db的阻抗带宽涵盖 3G-7GHz，同时方向图指向一面而且全向，非常适用于小型化低高度的安装。因此可以改善现有技术中领结型天线的天线方向图中心凹陷的现象，拥有较高的天线增益，保证良好的天线通信性能。[0052]可以理解的是，图5及图6表现出的UWB基站天线100的工作参数仅为本实用新型提
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供的UWB基站天线100的一种状态和配置，所述UWB基站天线100还可包括比图5及图6表现出的UWB基站天线100的工作参数所对应的状态更多的状态和配置。[0053]进一步地，本实用新型较佳实施例还提供一种UWB定位系统，所述UWB定位系统包括上述的UWB基站天线100。[0054]综上所述，本实用新型实施例提供一种UWB基站天线及UWB 定位系统。所述UWB基站天线包括：介质基板；设置在所述介质基板顶层的第一地板；以及设置在所述介质基板底层的第二地板，所述第一地板和所述第二地板平行设置；所述第一地板上设置有贴片单元，所述贴片单元包括有多个缝隙等效电容和多个贴片，每个所述缝隙等效电容将相邻的两个贴片隔开；所述第一地板和所述第二地板之间设置有与所述贴片连接的多个金属探针，每个所述金属探针形成等效电感；所述缝隙等效电容和所述等效电感并联连接以形成并联谐振电路。由此，本实用新型实施例提供的UWB基站天线可以适用于小型化低高度场景下的安装，同时天线方向图指向一面而且全向，可以改善现有技术中天线的天线方向图中心凹陷的现象，拥有较高的天线增益，且具有较高的阻抗带宽，从而保证良好的天线性能。[0055]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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