CN114094325B - 一种uwb双天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UWB双天线结构，涉及天线技术领域。其包括介质基板，包括第一平面、第二平面以及连接所述第一平面和第二平面的折线，所述第一平面和第二平面呈预定夹角；和设置在介质基板上的第一天线和第二天线。本发明提供的UWB双天线结构，可以根据需要安装在标签产品上或发射器端上使用，当安装于标签产品上时即可作为接收端，当安装于发射器端上时即可作为发射端，无需进行分别设计。

Description

一种UWB双天线结构
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种UWB双天线结构。
背景技术
UWB技术是一种利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无载波通信技术，近年来通常被人们用于室内定位中，并能提供高精度的定位效果。而在UWB定位场景中，通常是通过在建筑室内布置数个己知坐标的定位基站，需要定位的物体上携带有定位标签，定位标签会按照一定频率发射脉冲，不断和几个基站进行测距，从而通过测距算法确定出定位标签的位置。比如，门锁上安装UWB，当家庭成员靠近门时就自动解锁开门；比如车子上安装UWB，当车主靠近车子时就自动解锁；或是做为智能遥控器在手机上，当手机指向带有UWB标签的产品时，手机上自动弹跳出能控制该UWB标签产品的画面并遥控其功能等等。传统的UWB天线设计，仅能作为单频UWB的标签产品使用。在针对标签产品上和发射器端使用时需要进行分别设计。
因此，提供一种可同时在标签产品上和发射器端使用的UWB天线设计具有重要意义。
发明内容
为了解决上述背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供了UWB双天线结构，可以根据需要安装在标签产品上或发射器端上使用，当安装于标签产品上时即可作为接收端，当安装于发射器端上时即可作为发射端，无需进行分别设计。
本发明提供的具体技术方案如下：
一种UWB双天线结构，包括：
介质基板，包括第一平面、第二平面以及连接所述第一平面和第二平面的折线，所述第一平面和第二平面呈预定夹角；
第一天线，所述第一天线的表面设有第一沟槽、第二沟槽、围绕所述第一沟槽的第一曲折部和第二曲折部、围绕所述第二沟槽的第三曲折部，所述第一曲折部、第二曲折部和第三曲折部分别与第一连接段连接，所述第一连接段设有第一馈电点，所述第三曲折部上设有第一接地馈点；所述第一沟槽、第一曲折部、第二曲折部和第一连接段设于所述第一平面，所述第二沟槽和第三曲折部设于所述第一平面和第二平面；
第二天线，所述第二天线的表面设有第三沟槽、第四沟槽、围绕所述第三沟槽的第四曲折部和第五曲折部、围绕所述第四沟槽的第六曲折部，所述第四曲折部、第五曲折部和第六曲折部分别与第二连接段连接，所述第二连接段设有第二馈电点，所述第六曲折部上设有第二接地馈点；所述第三沟槽、第四曲折部、第五曲折部和第二连接段设于所述第一平面，所述第四沟槽和第六曲折部设于所述第一平面和第二平面；
其中，所述第二沟槽和所述第四沟槽的尺寸不同。
可选地，所述第一曲折部呈L型结构，所述第一馈电点、第一连接段、所述第一曲折部和第三曲折部连接以用于产生第一操作频段的第一电流路径；
所述第二曲折部呈类L型结构，所述第一馈电点、第一连接段和所述第二曲折部和第三曲折部连接以用于产生第二操作频段的第二电流路径；
其中，所述第一操作频段的频率低于所述第二操作频段的频率。
可选地，所述第二曲折部远离所述第一馈电点的一端为梯形结构，所述第五曲折部远离所述第二馈电点的一端为矩形结构。
可选地，所述第一馈电点和第二馈电点采用馈电贴片；所述第一接地馈点和第二接地馈点采用接地面贴片。
可选地，所述第二沟槽和所述第四沟槽均为J型结构，所述第二沟槽包括第一矩形缝隙结构和第一L型缝隙结构，所述第四沟槽包括第二矩形缝隙结构和第二L型缝隙结构，所述折线穿过所述第一矩形缝隙结构和所述第二矩形缝隙结构；所述第一矩形缝隙结构和所述第二矩形缝隙结构的尺寸不同。
可选地，所述第一馈电点和第一接地馈点设置于所述第一L型缝隙结构的缝隙两侧；所述第二馈电点和第二接地馈点设置于所述第二L型缝隙结构的缝隙两侧。
可选地，所述第一沟槽和第三沟槽均为具有开口的类梯形结构；
可选地，所述第一沟槽和第三沟槽相互对称；所述第一连接段和第二连接段相互对称。
可选地，所述折线上设有至少一个折弯孔。
可选地，所述介质基板采用PCB天线、FPC天线、LDS天线中的任一种天线的基板。
本发明提供的一种UWB双天线结构，通过设置第一天线和第二天线，使得其可以根据需要安装在标签产品上或发射器端上使用，当安装于标签产品上时，第一天线和第二天线中的任一个天线工作即可作为接收端；当安装于发射器端上时，第一天线和第二天线需同时工作即可作为发射端。
本发明提供的一种UWB双天线结构，无需再针对安装在标签产品上或发射器端上的不同应用场景进行分别设计，节省了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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他的附图。
图1是本发明提供的一种UWB双天线结构的结构示意图；
图2是本发明提供的UWB双天线结构的信号回波损耗效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的一种UWB双天线结构，一般性地，可以包括介质基板1、第一天线2和第二天线3。介质基板1包括第一平面11、第二平面12以及折线13。折线13是连接第一平面11和第二平面12的连接线，其可以是虚拟的。第一平面11和第二平面12之间呈预定夹角。预定夹角的范围可以是0-150°。介质基板，可以是电介质衬底，也可以采用PCB天线、FPC天线、LDS天线中的任一种天线的基板。在图1中，为方便显示，即以预定夹角为0°进行示例。实际上，在一个优选地实施方式中，预定夹角为90°，这样，其具有易于安装、占用空间小的优点。
第一天线2的表面设置有第一沟槽21和第二沟槽22。围绕第一沟槽21设置有第一曲折部23和第二曲折部24。围绕第二沟槽22设置有第三曲折部25。第一曲折部23、第二曲折部24和第三曲折部25分别与第一连接段26连接。第一连接段26设有第一馈电点27。第三曲折部25上设有第一接地馈点28。即，第一曲折部23、第二曲折部24、第三曲折部25、第一连接段26和第一接地馈点28共同组成第一天线2的辐射单元。其中，第一沟槽21、第一曲折部23、第二曲折部24和第一连接段26设于第一平面11上。第二沟槽22和第三曲折部25跨过折线13同时设于第一平面11和第二平面12上。
第二天线3的表面设有第三沟槽31和第四沟槽32。围绕第三沟槽31设置有第四曲折部33和第五曲折部34。围绕第四沟槽32设置有第六曲折部35。第四曲折部33、第五曲折部34和第六曲折部35分别与第二连接段36连接。第二连接段36上设有第二馈电点37。第六曲折部35上设有第二接地馈点38。第三沟槽31、第四曲折部33、第五曲折部34和第二连接段36设于第一平面11，第四沟槽32和第六曲折部35跨过折线13同时设于第一平面11和第二平面12上。即，第四曲折部33、第五曲折部34、第六曲折部35、第二连接段36和第二接地馈点38共同组成第二天线3的辐射单元。其中，第二沟槽22和第四沟槽32的尺寸不同。需要理解的是，此处的尺寸是指第二沟槽22的缝隙的大小(包括其长度和宽度)。
本发明提供的一种UWB双天线结构，在使用时，第一沟槽21和第二沟槽22的设计，可以通过沟槽结构对辐射单元进行频率陷波。其中，第一沟槽21和第二沟槽22可用于对第一天线2的辐射单元所负责的射频信号频率之外的信号频率进行陷波处理，以提升第一天线2的辐射效率。第三沟槽31和第四沟槽32可用于对第二天线3的辐射单元所负责的射频信号频率之外的信号频率进行陷波处理，以提升第二天线3的辐射效率。
具体地，第一曲折部23呈L型结构。第一馈电点27、第一连接段26、第一曲折部23和第三曲折部25连接以用于产生第一操作频段的第一电流路径。第二曲折部24呈类L型结构，第一馈电点27、第一连接段26和所述第二曲折部24和第三曲折部25连接以用于产生第二操作频段的第二电流路径。其中，第一操作频段的频率低于所述第二操作频段的频率。在一个具体的实施方式中，如图2所示，即为第一操作频段为CH5(6.5GHz+/-250MHz)，第二操作频段为CH9(7.9GHz+/-250MHz)，从而实现一种UWB双天线结构，同时满足ch5&ch9双频段的需求。
本发明提供的一种UWB双天线结构，其第一馈电点27和第二馈电点37采用馈电贴片；第一接地馈点28和第二接地馈点38采用接地面贴片。可选地，接地面贴片与馈电贴片均采用微带线制成，其中馈电贴片的阻抗根据实际需要进行调整选择，介质基板1采用耐燃材料等级为FR-4的材料或聚四氟乙烯材料制成。
可选地，第二曲折部24远离第一馈电点27的一端为梯形结构。第五曲折部34远离第二馈电点37的一端为矩形结构。第二沟槽22和第四沟槽32均为J型结构。第二沟槽22包括第一矩形缝隙结构221和第一L型缝隙结构222。第四沟槽32包括第二矩形缝隙结构321和第二L型缝隙结构322。第一馈电点27和第一接地馈点28设置于第一L型缝隙结构222的缝隙两侧；第二馈电点37和第二接地馈点38设置于第二L型缝隙结构322的缝隙两侧。可选地，第一沟槽21和第三沟槽31均为具有开口的类梯形结构，第三沟槽31的类梯形结构的开口的长度大于第一沟槽21的类梯形结构的开口的长度。折线13穿过第一矩形缝隙结构221和第二矩形缝隙结构321。第一矩形缝隙结构221和第二矩形缝隙结构321的尺寸不同。
本发明提供的一种UWB双天线结构，其介质基板1可以采用PCB天线、FPC天线、LDS天线中的任一种天线的基板。介质基板1可以通过折线13进行弯折，使得第一平面11和第二平面12呈预定的夹角，预定的夹角可以是任意角度。可选地，夹角为90°，以使得其能够方便地安装在设备中，更适合设备的边角处的安装，可以减少天线的体积占用空间。折线13上设有至少一个折弯孔14。折弯孔14的设计使得介质基板1更易被弯折，避免在弯折过程中对介质基板1造成损坏。
本发明提供的一种UWB双天线结构，其第一沟槽21和第三沟槽31相互对称；第一连接段26和第二连接段36相互对称。
本发明提供的一种UWB双天线结构，其第一天线2和第二天线3的结构为类似设计，使得第一天线2和第二天线3均可以单独作为标签产品上的接收端使用，当需要用作发射器端上的发射端时，第一天线2和第二天线3同时进行工作即可。如图2所示，本发明提供的一种UWB双天线结构，其可同时满足双频ch5&ch9的使用情况，其回波损耗S11，以ch5 M1/2/3三個點为例，S11<-6dB；以ch9 M4/5/6三個點为例，S11<-6dB。
本发明提供的一种UWB双天线结构，无需再针对安装在标签产品上或发射器端上的不同应用场景进行分别设计，节省了成本。
尽管已描述了本发明实施例中的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例中范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种UWB双天线结构，其特征在于，包括：
介质基板，包括第一平面、第二平面以及连接所述第一平面和第二平面的折线，所述第一平面和第二平面呈预定夹角；
第一天线，所述第一天线的表面设有第一沟槽、第二沟槽、围绕所述第一沟槽的第一曲折部和第二曲折部、围绕所述第二沟槽的第三曲折部，所述第一曲折部、第二曲折部和第三曲折部分别与第一连接段连接，所述第一连接段设有第一馈电点，所述第三曲折部上设有第一接地馈点；所述第一沟槽、第一曲折部、第二曲折部和第一连接段设于所述第一平面，所述第二沟槽和第三曲折部设于所述第一平面和第二平面；
第二天线，所述第二天线的表面设有第三沟槽、第四沟槽、围绕所述第三沟槽的第四曲折部和第五曲折部、围绕所述第四沟槽的第六曲折部，所述第四曲折部、第五曲折部和第六曲折部分别与第二连接段连接，所述第二连接段设有第二馈电点，所述第六曲折部上设有第二接地馈点；所述第三沟槽、第四曲折部、第五曲折部和第二连接段设于所述第一平面，所述第四沟槽和第六曲折部设于所述第一平面和第二平面；
其中，所述第二沟槽和所述第四沟槽的尺寸不同。
2.根据权利要求1所述的UWB双天线结构，其特征在于，
所述第一曲折部呈L型结构，所述第一馈电点、第一连接段、所述第一曲折部和第三曲折部连接以用于产生第一操作频段的第一电流路径；
所述第二曲折部呈类L型结构，所述第一馈电点、第一连接段和所述第二曲折部和第三曲折部连接以用于产生第二操作频段的第二电流路径；
其中，所述第一操作频段的频率低于所述第二操作频段的频率。
3.根据权利要求2所述的UWB双天线结构，其特征在于，所述第二曲折部远离所述第一馈电点的一端为梯形结构，所述第五曲折部远离所述第二馈电点的一端为矩形结构。
4.根据权利要求3所述的UWB双天线结构，其特征在于，所述第一馈电点和第二馈电点采用馈电贴片；所述第一接地馈点和第二接地馈点采用接地面贴片。
5.根据权利要求3所述的UWB双天线结构，其特征在于，所述第二沟槽和所述第四沟槽均为J型结构，所述第二沟槽包括第一矩形缝隙结构和第一L型缝隙结构，所述第四沟槽包括第二矩形缝隙结构和第二L型缝隙结构，所述折线穿过所述第一矩形缝隙结构和所述第二矩形缝隙结构；所述第一矩形缝隙结构和所述第二矩形缝隙结构的尺寸不同。
6.根据权利要求5所述的UWB双天线结构，其特征在于，所述第一馈电点和第一接地馈点设置于所述第一L型缝隙结构的缝隙两侧；所述第二馈电点和第二接地馈点设置于所述第二L型缝隙结构的缝隙两侧。
7.根据权利要求6所述的UWB双天线结构，其特征在于，所述第一沟槽和第三沟槽均为具有开口的类梯形结构，所述第三沟槽的类梯形结构的开口的长度大于所述第一沟槽的类梯形结构的开口的长度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的UWB双天线结构，其特征在于，所述第一沟槽和第三沟槽相互对称；所述第一连接段和第二连接段相互对称。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的UWB双天线结构，其特征在于，所述折线上设有至少一个折弯孔。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的UWB双天线结构，其特征在于，所述介质基板采用PCB天线、FPC天线、LDS天线中的任一种天线的基板。
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