一种超宽带FPC天线及应用的制作方法

本发明涉及柔性超宽带天线，具体涉及一种超宽带fpc天线及应用。

背景技术：

1、全球四大卫星导航系统能室外空旷环境进行精确的定位，然而有建筑物遮挡的室内环境时，基本丧失定位能力。人们约80％的时间都活动在室内，因此室内定位导航服务有着广泛需求。uwb(超宽带)是近几年新兴的室内定位技术，该类系统利用超宽带脉冲信号进行信息传递，在抗多径、低复杂度、时间同步等方面具有先天性优势。超宽带(ultra wideband，uwb)技术是一种新型短距离高速率无线通信技术，规定相对带宽大于20％或者绝对带宽大于500mhz。

2、室内定位通常有人员定位及物资定位，物资定位标签通常尺寸较大，内置天线可用空间也较多，但是对于人员定位全屏手表标签设备尺寸较小，内置天线可用空间也很小，尤其是全屏手表标签设备，对内置天线尺寸要求更小。

3、内置天线主要有陶瓷天线、pcb天线、柔性天线(fpc天线)、lds天线，陶瓷天线和pcb天线尺寸较大不适合全屏手表标签设备，lds天线最大的优势就是节省空间，适合用于全屏手表标签设备，但是超宽带天线要求带宽大于500mhz，lds天线不容易实现，尤其是lds天线设计加工成本昂贵，对于未大批量设备，也不合适。柔性天线成本比较低，对超宽带带宽也容易实现，天线直接贴于壳子内壁，节约终端设备产品内部空间。

4、中国专利文献(cn 212571344 u)公开了一种可穿戴柔性超宽带双陷波天线，该天线工作于uwb频段(3.1ghz-10.6ghz)，介质板采用柔性材料毛毡，介质板尺寸45mm*31.5mm*2mm。该技术方案低频在3.1ghz(半波长48.35mm)，天线最大尺寸45mm*31.5mm*2mm(面积1417.5mm2)，面积却相差1265，且是使用毛毡介质，所以该技术方案不管是天线尺寸还是使用介质都是完全无法用于全屏幕的手表终端产品。

5、中国专利文献(cn 114696097 a)公开了一种uwb天线及可穿戴设备，该天线工作频段3.07ghz-10.8ghz，满足工作频段，但是该技术方案的天线介质板尺寸24mm*25.5mm*0.4mm，一般手表上壳内部长宽尺寸40.3mm*32.4mm左右，且全屏手表屏幕长一般为33mm左右，屏幕是不能遮盖天线的，所以该技术方案的天线的尺寸也是不可用于全屏幕的手表终端产品。

6、由于超宽带终端腕带式的定位标签存在全屏幕，因此，需要一款满足小尺寸、超宽带、低成本的天线使得天线可用净空区域非常小。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种超宽带fpc天线，减小空间，减小天线尺寸，使该超宽带fpc天线适用于超宽带终端腕带式定位标签。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：该超宽带fpc天线，包括辐射片、柔性介质板、共面地和共面微带线，所述辐射片、共面地、共面微带线均印刷在所述柔性介质板上且均设在所述柔性介质板的同一表面上；所述辐射片与所述共面微带线相连接，所述共面地环绕在所述共面微带线的外侧且与所述共面微带线之间留有共面缝隙；同时所述辐射片与所述共面地之间留有缝隙。

3、作为本发明的优选技术方案，所述辐射片上设有多个微带馈线，且所述微带馈线与所述共面微带线相连接。

4、作为本发明的优选技术方案，所述共面微带线的底部连接有同轴线内导体，所述同轴线内导体连接有同轴线外导体。

5、作为本发明的优选技术方案，所述共面地为u型，围在所述共面微带线的外侧，所述共地面的宽度与所述辐射片相同。采用辐射片与共地面等宽方式以减小该超宽带fpc天线的尺寸。

6、作为本发明的优选技术方案，所述共面微带线分为三部分，分别为微带线一、微带线二和微带线三，相应的，所述共面地分为两部分，分别为共面地一和共面地二，所述共面地一和所述共面地二分别围在所述微带线一、微带线二和微带线三的外侧，且所述共面地一和所述共面地二与所述微带线一、所述微带线二和所述微带线三之间分别形成共面缝隙一、共面缝隙二和共面缝隙三。

7、作为本发明的优选技术方案，所述共面地一和所述共面地二互相连接，且共面地一和所述共面地二互相连处与所述同轴线外导体相连接；所述微带线一连接同轴线内导体，所述微带线三连接所述微带馈线。

8、作为本发明的优选技术方案，所述辐射片上设有三个微带馈线，分别为微带馈线一、微带馈线二和微带馈线三，所述微带馈线一、微带馈线二和微带馈线三分别与所述辐射片相连接。

9、作为本发明的优选技术方案，所述共面地一和所述共面地二作50ω至100ω特性阻抗变换；相应的，微带线一、微带线二和微带线三作50ω至100ω特性阻抗变换；所述共面缝隙一和共面缝隙二作50ω至100ω特性阻抗变换；所述同轴线内导体和所述同轴线外导体的同轴线的线径均为0.81mm；同轴线的连接端为ipex4代接头。微带线为梯形，共面地为u型，共面地围在微带线外，且均采用梯形结构作特性阻抗变换，增加天线带宽。采用阻抗渐变方法展宽天线阻抗带宽，天线s11≤-10db时阻抗带宽3.54ghz-4.88ghz。

10、作为本发明的优选技术方案，所述柔性介质板为聚酰亚胺柔性板材，总厚度0.1mm；该超宽带fpc天线的中心频率为4ghz，宽为5mm，即0.0667波长；长为30.5mm，即0.407波长。

11、本发明的目的是还提出一种超宽带fpc天线的应用，该超宽带fpc天线贴在终端设备手表外壳的内壁，与终端设备手表的屏幕错开平行；所述辐射片、共面地、共面微带线均印刷在所述柔性介质板的同一表面上，便于该超宽带fpc天线应用于终端设备的外壳内；该超宽带fpc天线s11≤-10db时阻抗带宽3.54ghz-4.88ghz；其中所述辐射片与共面地的宽度相同，设为l，公式为：

12、

13、其中，λe为有效波长，f为中心频率，εr为该超宽带fpc天线应用于终端设备的外壳的相对介电常数。

14、与现有技术相比，该技术方案的有益效果是：采用fpc柔性板材(聚酰亚胺)，贴于终端设备壳子内壁，该天线的辐射片与共面地的宽度相同，大大减小天线宽度，该天线长宽厚尺寸30.5mm*5mm*0.1mm，采用阻抗渐变方法展宽天线阻抗带宽，天线s11≤-10db时阻抗带宽3.54ghz-4.88ghz，该超宽带fpc天线非常适合用在超宽带定位全屏手表标签终端设备中。

技术特征：

1.一种超宽带fpc天线，其特征在于，包括辐射片、柔性介质板、共面地和共面微带线，所述辐射片、共面地、共面微带线均印刷在所述柔性介质板上且均设在所述柔性介质板的同一表面上；所述辐射片与所述共面微带线相连接，所述共面地环绕在所述共面微带线的外侧且与所述共面微带线之间留有共面缝隙；同时所述辐射片与所述共面地之间留有缝隙。

2.根据权利要求1所述的超宽带fpc天线，其特征在于，所述辐射片上设有多个微带馈线，且所述微带馈线与所述共面微带线相连接。

3.根据权利要求2所述的超宽带fpc天线，其特征在于，所述共面微带线的底部连接有同轴线内导体，所述同轴线内导体连接有同轴线外导体。

4.根据权利要求3所述的超宽带fpc天线，其特征在于，所述共面地为u型，围在所述共面微带线的外侧，所述共地面的宽度与所述辐射片相同。

5.根据权利要求3所述的超宽带fpc天线，其特征在于，所述共面微带线分为三部分，分别为微带线一、微带线二和微带线三，相应的，所述共面地分为两部分，分别为共面地一和共面地二，所述共面地一和所述共面地二分别围在所述微带线一、微带线二和微带线三的外侧，且所述共面地一和所述共面地二与所述微带线一、所述微带线二和所述微带线三之间分别形成共面缝隙一、共面缝隙二和共面缝隙三。

6.根据权利要求5所述的超宽带fpc天线，其特征在于，所述共面地一和所述共面地二互相连接，且共面地一和所述共面地二互相连处与所述同轴线外导体相连接；所述微带线一连接同轴线内导体，所述微带线三连接所述微带馈线。

7.根据权利要求4所述的超宽带fpc天线，其特征在于，所述辐射片上设有三个微带馈线，分别为微带馈线一、微带馈线二和微带馈线三，所述微带馈线一、微带馈线二和微带馈线三分别与所述辐射片相连接。

8.根据权利要求5所述的超宽带fpc天线，其特征在于，所述共面地一和所述共面地二作50ω至100ω特性阻抗变换；相应的，微带线一、微带线二和微带线三作50ω至100ω特性阻抗变换；所述共面缝隙一和共面缝隙二作50ω至100ω特性阻抗变换。

9.根据权利要求8所述的超宽带fpc天线，其特征在于，所述柔性介质板为聚酰亚胺柔性板材，总厚度0.1mm；所述同轴线内导体和所述同轴线外导体的同轴线的线径均为0.81mm；同轴线的连接端为ipex4代接头。

10.一种超宽带fpc天线的应用，其特征在于，该超宽带fpc天线贴在终端设备外壳的内壁，与终端设备的屏幕错开平行；所述辐射片、共面地、共面微带线均印刷在所述柔性介质板的同一表面上，便于该超宽带fpc天线应用于终端设备的外壳内；该超宽带fpc天线s11≤-10db时阻抗带宽3.54ghz-4.88ghz；其中所述辐射片与共面地的宽度相同，设为l，公式为：

技术总结
本发明公开了一种超宽带FPC天线及应用，超宽带FPC天线包括辐射片、柔性介质板、共面地和共面微带线，所述辐射片、共面地、共面微带线均印刷在所述柔性介质板上且均设在所述柔性介质板的同一表面上；所述辐射片与所述共面微带线相连接，所述共面地环绕在所述共面微带线的外侧且与所述共面微带线之间留有共面缝隙；同时所述辐射片与所述共面地之间留有缝隙；所述辐射片上设有多个微带馈线，且所述微带馈线与所述共面微带线相连接。采用FPC柔性板材(聚酰亚胺)，贴于终端设备壳子内壁，天线辐射片与共面地的宽度相同，大大减小天线宽度；该超宽带FPC天线非常适合用在超宽带定位全屏手表标签终端设备中。

技术研发人员：刘丽珍,刘文志,陈妍妍,肖岩,李跃伟
受保护的技术使用者：河南省联睿智能科技研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21