一种UWB天线及可穿戴设备的制作方法

一种uwb天线及可穿戴设备
技术领域
1.本技术涉及信号传输领域，特别涉及一种uwb天线及可穿戴设备。


背景技术：

2.随着物联网通信技术的发展，对作为通信部件的天线提出了越来越高的要求。例如，为提高用户使用vr设备时的体验感，需要使用一种宽带宽及多频段的天线，但是目前现有技术中的天线带宽较窄及频段较少，因此，提供一种宽带宽、多频段的天线是本领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种uwb天线及可穿戴设备，可以增大谐振电流，进而增大天线的带宽，可以拓宽天线的工作频段，提高天线传输信号的能力。
4.为解决上述技术问题，本技术提供了一种uwb天线，包括：
5.介质基板；
6.同轴馈线，设于所述介质基板的对称轴处，且所述同轴馈线沿所述对称轴延伸，所述同轴馈线的一端作为馈点；
7.第一辐射贴片，设于所述介质基板的正面，且与所述同轴馈线的线芯连接；
8.两个第二辐射贴片，分别设于所述同轴馈线的两侧，且设于所述介质基板的正面，并与所述同轴馈线之间设有预设缝隙；
9.接地贴片，设于所述介质基板的背面，与所述同轴馈线的外表皮连接，且所述接地贴片设有多个中空槽；
10.所述第一辐射贴片及所述第二辐射贴片用于在所述同轴馈线的馈电激发下，与所述接地贴片的多个所述中空槽共同作用产生覆盖uwb的工作频段。
11.优选地，所述第二辐射贴片包括纵向贴片部、第一横向贴片部和第二横向贴片部；所述纵向贴片部沿所述同轴馈线方向设置，且与所述同轴馈线之间设有预设缝隙，所述第一横向贴片部的一端及所述第二横向贴片部的一端分别对应连接所述纵向贴片部的两端，且所述第一横向贴片部和所述第二横向贴片部均与所述纵向贴片部具有夹角。
12.优选地，所述纵向贴片部、所述第一横向贴片部及所述第二横向贴片部均为矩形贴片部。
13.优选地，所述第一横向贴片部设于靠近所述第一辐射贴片处，所述第二横向贴片部设于靠近所述介质基板边沿处，且所述第一横向贴片部的横向长度大于所述第二横向贴片部的横向长度。
14.优选地，所述第一辐射贴片设于所述介质基板的正面的中部；所述接地贴片设有第一矩形中空槽，且第一矩形中空槽对应于所述介质基板的背面中部，且所述第一矩形中空槽关于所述对称轴对称。
15.优选地，所述接地贴片还设有第二矩形中空槽、第三矩形中空槽及第四矩形中空
槽，所述第三矩形中空槽位于第二矩形中空槽和第四矩形中空槽之间，且所述第三矩形中空槽关于所述对称轴对称，所述第二矩形中空槽及所述第四矩形中空槽关于所述对称轴对称。
16.优选地，所述接地贴片设有第五中空槽，所述第五中空槽与所述第二辐射贴片的位置对应，且所述第五中空槽关于所述对称轴对称。
17.优选地，所述第五中空槽包括横槽、两个纵槽和矩形的环形槽；所述横槽贯穿所述环形槽并伸出于所述环形槽，所述横槽的两端分别连接一个所述纵槽，且与所述纵槽的中心点连接；
18.所述环形槽、所述横槽和两个所述纵槽之间相互连通。
19.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种可穿戴设备，包括上述所述的uwb天线。
20.优选地，所述可穿戴设备为智能手表或vr眼镜。
21.本技术提供了一种uwb天线，应用于信号传输领域，用于增强天线的信号传输能力，uwb天线包括介质基板、同轴馈线、第一辐射贴片、第二辐射贴片及接地贴片，第一辐射贴片、第二辐射贴片设于介质基板的正面，接地贴片设于介质基板的背面，且第一辐射贴片与接地贴片通过同轴馈线连接。由于本技术在第一辐射贴片的基础上增加了第二辐射贴片，可以增强天线的辐射能力，进一步的，由于第二辐射贴片与同轴馈线之间设有一定的缝隙，可以增大谐振电流，进而增大天线的带宽。进一步的，接地贴片上设有多个中空槽，因此，可以增加电流流经的路径，与第一辐射贴片及第二辐射贴片共同作用，可以拓宽天线的工作频段，提高天线传输信号的能力。
22.本技术还提供了一种可穿戴设备，与上述描述的uwb天线具有相同的有益效果。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
24.图1为本技术所提供的一种uwb天线的结构示意图；
25.图2为本技术所提供的一种天线正面的平面示意图；
26.图3为本技术所提供的一种天线背面的平面示意图；
27.图4为本技术所提供的天线侧面的厚度示意图；
28.图5为本技术所提供的天线的第一种结构示意图；
29.图6为本技术所提供的天线的第二种结构示意图；
30.图7为本技术所提供的天线的第三种结构示意图；
31.图8为本技术所提供的天线不同结构下的带宽示意图；
32.图9为本技术所提供的天线的带宽的示意图；
33.图10为本技术所提供的h面的天线方向图；
34.图11为本技术所提供的e面的天线方向图。
具体实施方式
35.本技术的核心是提供一种uwb天线及可穿戴设备，可以增大谐振电流，进而增大天线的带宽，可以拓宽天线的工作频段，提高天线传输信号的能力。
36.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
37.请参照图1，图1为本技术所提供的一种uwb天线的结构示意图，该天线包括：
38.介质基板1；
39.同轴馈线2，设于介质基板1的对称轴处，且同轴馈线2沿对称轴延伸，同轴馈线2的一端作为馈点；
40.第一辐射贴片3，设于介质基板1的正面，且与同轴馈线2的线芯连接；
41.两个第二辐射贴片4，分别设于同轴馈线2的两侧，且设于介质基板1的正面，并与同轴馈线2之间设有预设缝隙；
42.接地贴片5，设于介质基板1的背面，与同轴馈线2的外表皮连接，且接地贴片5设有多个中空槽6；
43.第一辐射贴片3及第二辐射贴片4用于在同轴馈线2的馈电激发下，与接地贴片5的多个中空槽6共同作用产生覆盖uwb的工作频段。
44.由于uwb天线具有数据传输速率高、传输功率低及定位精准的优点，因此，将uwb天线应用与可穿戴设备或者vr设备时，可以提高vr设备传输信号的能力。进一步的，本技术通过对结构的设计，增大uwb天线的带宽和频段，进一步增大天线的信号传输能力。
45.具体地，本技术在介质基板1的正面额外设置了两个第二辐射贴片4，增大总辐射贴片的面积，进而增大信号传输的能力。进一步的，由于第二辐射贴片4与同轴馈线2之间设有预设缝隙，此时，在同轴馈线2激发作用下，谐振电流会向预设缝隙处聚集，从而增大辐射贴片处的谐振电流的强度，可以增大天线的信号传输能力。进一步的，本技术中的接地贴片5上设置有多个中空槽6，从而可以增加谐振电流流通的路径，进而增多uwb天线的频段，以此增大天线的传输信号能力。
46.需要说明的是，本技术中的第一辐射贴片3可以但不限于设置于介质基板1的正面的中部位置，其中第一辐射贴片3的结构可以为结构，具体可以为关于对称轴对称。
47.进一步需要说明的是，本技术中的同轴馈线2作为馈点的一端设置于所述介质基板1的下部的边沿处。在上述第一辐射贴片3为矩形结构时，同轴馈线2和与第一辐射贴片3连接的矩形边垂直。
48.综上，本技术中的uwb天线的结构可以增大替天线的谐振电流，进而增大天线的带宽，可以拓宽天线的工作频段，提高天线传输信号的能力。
49.在上述实施例的基础上：
50.作为一种优选的实施例，第二辐射贴片4包括纵向贴片部、第一横向贴片部和第二横向贴片部；纵向贴片部沿同轴馈线2方向设置，且与同轴馈线2之间设有预设缝隙，第一横向贴片部的一端及第二横向贴片部的一端分别对应连接纵向贴片部的两端，且第一横向贴片部和第二横向贴片部均与纵向贴片部具有夹角。
51.本实施例旨在提供第二辐射贴片4的具体结构，具体地，第二辐射贴片4可以但不限于为c型结构，具体包括纵向贴片部、第一横向贴片部和第二横向贴片部。具体由上述三个贴片部做成第二辐射贴片4。此时，右侧的c型结构的第二辐射贴片4开口向右，左侧的c型结构的第二辐射贴片4开口向左。
52.进一步的，本实施例中的第一横向贴片部和第二横向贴片部均与纵向贴片部垂直，也即是，第一横向贴片部和第二横向贴片部垂直于同轴馈线2的延伸方向。
53.作为一种优选的实施例，纵向贴片部、第一横向贴片部及第二横向贴片部均为矩形贴片部。
54.进一步的，本实施例中的三个贴片补的具体结构可以但不限于为矩形结构，具体可参照图1或图2。
55.当然，也可以是其他的形状，本实施例在此不再限定。
56.作为一种优选的实施例，第一横向贴片部设于靠近第一辐射贴片3处，第二横向贴片部设于靠近介质基板1边沿处，且第一横向贴片部的横向长度大于第二横向贴片部的横向长度。
57.进一步的，本技术中的第一横向贴片部和第二横向贴片部的横向长度可以相同，也可以不同，具体的，第一横向贴片部的横向长度可以大于第二横向贴片部的横向长度。横向长度的具体数值根据试验结果而定。
58.作为一种优选的实施例，第一辐射贴片3设于介质基板1的正面的中部；接地贴片5设有第一矩形中空槽61，且第一矩形中空槽61对应于介质基板1的背面中部，且第一矩形中空槽61关于对称轴对称。
59.本实施例旨在限定本技术中的中空槽6的具体结构，具体地，在第一辐射贴片3设于介质基板1的正面的中部时，接地贴片5与第一辐射贴片3对应位置，也即是介质基板1的背面中部设置有第一矩形中空槽61。此处的对应位置指的是分别介质基板1正面和背面的对应位置。
60.进一步的，第一矩形中空槽61尺寸可以大于第一辐射贴片3的尺寸。
61.作为一种优选的实施例，接地贴片5还设有第二矩形中空槽62、第三矩形中空槽63及第四矩形中空槽64，第三矩形中空槽63位于第二矩形中空槽62和第四矩形中空槽64之间，且第三矩形中空槽63关于对称轴对称，第二矩形中空槽62及第四矩形中空槽64关于对称轴对称。
62.具体地，本实施例还设有第二矩形中空槽62、第三矩形中空槽63及第四矩形中空槽64，具体的，第二矩形中空槽62、第三矩形中空槽63及第四矩形中空槽64可以设置于第一矩形中空槽61的上方，其中，此处的上方是指远离馈点一方
63.此处第二矩形中空槽62、第三矩形中空槽63及第四矩形中空槽64的具体尺寸本技术在此不做特别的限定。
64.具体地，本技术中的第三矩形中空槽63的宽度大于第二矩形中空槽62的宽度及大于第四矩形中空槽64的宽度，且第二矩形中空槽62的宽度和第四矩形中空槽64的宽度相等。本技术中的第三矩形中空槽63的长度小于第二矩形中空槽62的长度及大于第四矩形中空槽64的长度，且第二矩形中空槽62的长度和第四矩形中空槽64的长度相等。其中，宽度为沿所述同轴馈线2延伸方向的长度，长度为垂直于同轴馈线2延伸方向的长度。
65.作为一种优选的实施例，接地贴片5设有第五中空槽6，第五中空槽6与第二辐射贴片4的位置对应，且第五中空槽6关于对称轴对称。
66.进一步的，接地贴片5还设有第五中空槽6，具体地，第五中空槽6与第二辐射贴片4的位置对应，此处的对应位置指的是，介质基板1的正面和背面相对应的位置，具体地，第五中空槽6设置于第二辐射贴片4的正对的背面。此时,第五中空槽6与正面的第二辐射贴片4感应，以增大天线的的带宽及拓宽天线的频段。
67.作为一种优选的实施例，第五中空槽6包括横槽67、两个纵槽66和矩形的环形槽65；横槽67贯穿环形槽65并伸出于环形槽65，横槽67的两端分别连接一个纵槽66，且与纵槽66的中心点连接；
68.环形槽65、横槽67和两个纵槽66之间相互连通。
69.具体地，第五中空槽6的具体结构可以但不限于是包括一个矩形的环形槽65，以及一个贯穿并伸出于环形槽65的横槽67，横槽67的两端分别与一个纵槽66的中心点连接。其中，横槽67贯穿环形槽65时，也可以是通过环形槽65的中点位置。
70.进一步的，矩形的环形槽65的上边沿(远离馈点的一边)与第一横向贴片部的下边沿对应，矩形的环形槽65的下边沿(靠近馈点的一边)与第二横向贴片的上边沿对应，且矩形的环形槽65的宽度(垂直于同轴馈线2的延伸方向的长度)大于等于第一横向贴片部的横向长度。
71.具体请参照图2和图3，图2为本技术所提供的一种天线正面的平面示意图，图3为本技术所提供的一种天线背面的平面示意图，图4为本技术所提供的天线侧面的厚度示意图。在一具体实施例中，图2、图3及图4中各个部分的尺寸参数如表1所示，表1为本技术提供的一种天线参数的示意表格。
72.表1天线尺寸参数
[0073][0074]
其中，wsub为介质基板1的宽度；
[0075]
lsub为介质基板1的长度；
[0076]
hsub为介质基板1的厚度；
[0077]
wpatch为第一辐射贴片3的宽度；
[0078]
lpatch为第一辐射贴片3的长度；
[0079]
wfeed为同轴馈线2的宽度；
[0080]
lfeed为同轴馈线2的长度；
[0081]
g_feed为同轴馈线2和第二辐射贴片4之间的缝隙宽度；
[0082]
lp1为第二横向贴片部的横向长度；
[0083]
lp2为纵向贴片部的长度；
[0084]
lp3为第一横向贴片部的横向长度；
[0085]
wp为纵向贴片部、第一横向贴片部、第二横向贴片部的宽度；
[0086]
l_gp1为第一矩形中空槽61的下边沿至介质基板1上边沿的长度；
[0087]
l_gp2为第三矩形中控槽的左边沿至介质基板1左边沿的长度；
[0088]
l_gp3为第一矩形中控槽的上边沿至介质基板1上边沿的长度；
[0089]
w_gp为第一矩形中空槽61的左边沿至介质基板1的左边沿的长度(接地贴片5的宽度)；
[0090]
l_s1为环形槽65的两侧内边缘之间的长度；
[0091]
l_s3为两个纵槽66的外边沿之间的长度；
[0092]
l_s4为两个纵槽66的纵向长度；
[0093]
w_s为环形槽65、横槽67及纵槽66的宽度。
[0094]
当然，以上只是本实施例的一种具体实现方式，具体尺寸不限于上述表格举例。在对天线进行设计时，由于天线各个结构之间相互影响，因此，可以等比例的扩大或缩小所有尺寸，以进行频率调节。进一步的，本技术中天线的工作频段为3.1ghz～10.6ghz，c型辐射贴片与同轴馈线2至今的缝隙对天线谐振的影响较大，此时，该缝隙的尺寸不能随意进行变更，在需要更换工作频段是，缝隙结构可以相适应的进行调整(扩大或缩小等，根据实际情况而定)。进一步的，介质基板1正面的c型辐射贴片与背面的接地贴片5之间会相互影响，因此，上述所描述的lp2与地同宽，也即，lp2 lgp1＝lsub。
[0095]
具体请参照图5至图8，图5为本技术所提供的天线的第一种结构示意图，图6为本技术所提供的天线的第二种结构示意图，图7为本技术所提供的天线的第三种结构示意图，图1为本技术天线的最终结构示意图，图8为本技术所提供的天线不同结构下的带宽示意图。其中，ant1对应天线的第一种结构示意图，ant2对应天线的第二种结构示意图，ant3对应天线的第三种结构示意图，ant4对应图1中的结构示意图，可见，本技术中的结构对应的带宽最宽。
[0096]
具体请参照图9，图9为本技术所提供的天线的带宽的示意图。具体地，天线在上述结构的影响下，拓宽了天线的带宽。具体地，图9中，天线带宽3.07-10.8ghz，可完全覆盖uwb频段，在带宽范围内产生四个谐振，分别为3.23ghz，4.24ghz，6.17ghz和9.91ghz。
[0097]
具体请参照图10和图11，图10为本技术所提供的h面的天线方向图，图11为本技术所提供的e面的天线方向图，上述两个图描述了四个谐振频率对应的方向图，可知，天线最大增益为4.9db。
[0098]
一种可穿戴设备，包括上述的uwb天线。
[0099]
为解决上述技术问题，本技术还提供了一种可穿戴设备，对于可穿戴设备的介绍请参照上述实施例，本技术在此不再赘述。
[0100]
其中，作为一种优选的实施例，可穿戴设备为智能手表或vr眼镜。
[0101]
当然，也可以是其他的电子设备，本技术在此不再限定。
[0102]
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者
设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0103]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。