[发明专利]一种基于弯折磁壁的低剖面磁电偶极子天线

说明书

本发明公布了一种基于弯折磁壁的低剖面磁电偶极子天线结构，包括辐射单元部分、“Γ”馈电部分和共地共面波导馈电部分。辐射单元部分包括一对梯形的电偶极子和一对短路弯折的磁偶极子，其中电偶极子水平放置于顶层介质基板上，磁偶极子通过在介质基板上打金属化过孔的方式实现，磁偶极子与电偶极子相互垂直放置。“Γ”馈电的水平放置部分为帽子形贴片，垂直部分通过金属化过孔形式实现。共地共面波导馈电位于底层介质基板上，该介质基板上表面是金属地，下表面则为共地共面波导的信号线与地线两部分，上下层金属地通过金属化过孔连接。本发明的磁电偶极子天线具有结构简单、易于集成、稳定性高、低剖面的特点，适用于现代无线通信系统中的移动性定位系统。

技术领域

本发明涉及UWB定位测距领域，具体涉及一种基于弯折磁壁的低剖面磁电偶极子天线。

背景技术

室内定位技术是室外定位技术针对于不同应用场景下的技术延伸。目前，随着应用场景的推进和需求增多，室内定位技术逐渐走进大众视野。针对室内定位的精度问题，以UWB定位技术为首的厘米级定位技术已经实现市场化，室内定位技术的用途也越来越明显。

室内定位技术的应用领域涉及方方面面。近年来发展火爆的VR技术中，应用于VR主题游戏乐园的二维定位或三维定位，通过UWB定位技术已经达到了10cm的定位精度；在工业流水线中，生产流程可以通过室内定位来实现可视化、可追踪化；在安防中，UWB定位技术可对物品或者人员进行追踪，比如在消防系统中，后台指挥可通过室内定位技术与现场人员进行沟通，使现场人员的应对更加有效及时。室内定位技术目前的研究虽然取得快速进展，但是，在应用场景不断更新的过程中，对于技术又提出了新的要求。在移动的应用环境下，采用UWB实现精准定位，收发信号的天线成为了关键因素。

磁电偶极子天线是UWB工作频带范围内的一款天线。该天线由于带宽宽、增益高、加工简单等优势而得到了广泛的应用。磁电偶极子天线区别于其他天线的特征为采用了磁偶极子与电偶极子的互补结构，从而使磁电偶极子在谐振范围内的方向图E面与H面重合度良好，这一特性在定位精度中起到了关键性作用。

磁电偶极子的特性适用于室内定位的精准化研究，但是目前，对于轻便、简洁、易集成等特性要求，磁电偶极子仍然需要改进。为了使磁电偶极子天线轻便简洁，采用弯折的磁偶极子和延长的“Γ”形馈线，对结构进行调节，实现磁电偶极子天线的低剖面研究。为了使磁电偶极子天线与射频芯片、前端模块、基带电路的一体化设计，采用“Γ”馈电转共地共面波导馈电(即GCPW馈电)的形式进行实现。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供了一种基于弯折磁壁的低剖面磁电偶极子天线。

本发明采用如下技术方案：

一种基于弯折磁壁的低剖面磁电偶极子天线，包括辐射单元部分、“Γ”形馈电部分和共地共面波导馈电部分。所述辐射单元部分包括一对梯形的电偶极子和一对短路弯折的磁偶极子，其中电偶极子水平放置于顶层介质基板上，磁偶极子通过在介质基板上打金属化过孔的方式实现，磁偶极子与电偶极子相互垂直放置。为了延长磁偶极子的等效长度，采用在不同层的介质基板上进行错位打孔，使其在垂直方向形成弯折结构，降低了电磁偶极子天线的高度。

所述“Γ”形馈电水平方向的帽子形的贴片和竖直方向上的金属过孔，其中“Γ”形馈电的水平方向的帽子形的贴片位于电偶极子中间，垂直方向上的金属化过孔位于磁偶极子中间。在“Γ”形馈电水平放置的帽子形贴片上，帽子的底部(帽檐部分)长度可对天线的匹配进行灵活调控，降低了调节的复杂度。

GCPW馈电是在磁电偶极子天线的底层介质基板，该底层介质基板上表面连接金属地，下表面则为共地共面波导的信号线与地线两部分，底层介质基板上下表面金属地通过金属化过孔连接。“Γ”形馈电与GCPW馈电之间的转换，方便磁电偶极子天线与射频芯片、前端模块、基带电路的一体化设计。所述定位孔为各层介质板上的非金属化过孔，用于各层之间的定位连接。

本发明的有益效果：