[發明專利]立體分形天線及其制造方法

在審

• 申請號: 201310342663.7
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN104347933A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 李厚民;蘇沫涵
• 申請（專利權）人: 蘇州太速雷電子科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明屬于微波技術與天線領域，具體涉及立體分形天線及其制造方法。

背景技術

分形理論由B.B.Mandelbrot在上個世紀70年代研究英國海岸線有多長提出的，分形圖案是一種具有自相似性，不規則性的不斷重復的復雜圖形。自20世紀80年代以來人們將分形理論應用于天線的制造中，它是一種具有分形的形式的天線單元，通常通過在導體面上開小孔或者使導體彎曲來形成。和傳統天線的設計比較，分形天線的優勢在于可以以很小的尺寸拓寬天線帶寬。在很多情況下，分形天線單元的使用能夠使電路的設計簡化，減少建造的消耗，增強部件的可靠性。因為它是自加載的，不需要任何的匹配單元來實現多頻或者寬頻工作。

無線電天線可被定義為一種附有導行波與自由空間波互相轉換區域結構。天線是一種導行波與自由空間波之間的轉換器或換能器。分形天線與傳統天線相比較解決了兩個問題：（1）天線實際上是窄帶設備，它們的性能依賴于天線的電尺寸，這就意味著，對于固定的天線尺寸，天線的性能指標如：增益方向圖，帶寬等將隨著工作頻率的改變而改變，而分形的自相似性和復雜的結構使得分形天線具有分形的特征，從而具有寬頻帶特點。（2）把分形的迭代算法應用于天線，使縮減尺寸成為可能。傳統的二維貼片分形天線隨著迭代階數的增加，在高頻出也出現了新的諧振點。隨著天線的分形層次的不斷深入，原有的諧振點位置保持不變化，在高頻端的地方增加加了新的諧振點各諧振頻帶具有相似的輻射特性，而且諧振點的個數與分形的結構次數相等。

現有的分形一般均為微帶貼片天線這種二維平面天線，這種二維分形天線隨著分形階數的增加，原有的諧振點位置保持不變，但在高頻端的地方增加了新的諧振點各諧振頻帶具有相似的輻射特性，而且諧振點的個數與分形的結構層次數相等屬于周期規律分布。而將分形天線立體化將會使天線的結構極其復雜，傳統的制造技術不足以制造處如此精細復雜的結構。

發明內容

本發明將立體光刻技術和分形理論應用于微波技術與天線領域，是新型制造技術和微波工程以及天線技術的集成創新設計，發明的目的旨在設計制作出立體分形天線，由此發明一種新的天線形式，將分形天線由二維平面轉向三維立體，延展了分形天線的帶寬，優化了天線的性能，將分形天線的優勢提升一個維度。

本發明第一次將立體光刻技術應用在微波天線制造領域，工藝搭配也開創了制造的先河。本發明所采用的技術方案是：步驟一，利用電腦輔助CAD軟件與電磁仿真軟件分別設計出立體分形天線的三維模型及相關的參數指標，再將三維模型以STL格式輸出到打印機中，利用打印機將三維模型轉換為二維截面；步驟二，采用三維打印技術或常規加工技術逐層制造，再將每層模型連接到一起，制造出立體分形天線模型；步驟三，若步驟二中三維打印機采用樹脂等非金屬材料打印，將模型用真空金屬化工藝將相應的金屬鍍在天線模型表面；若步驟二中三維打印機采用相應金屬為原料，簡易打磨工藝將模型打磨光滑即可。

所述步驟二中三維打印技術包括激光粉末燒結、高分子高溫熔融、光敏樹脂噴墨打印技術和光敏樹脂快速成型技術；

步驟一中的分形體的建模嚴格遵照數學立體分形算法；

所述步驟一中的分形算法可采用Sierpinski三角形算法。

根據制造立體分形天線的方法制造的立體分形天線，天線整體結構是由基于分形算法的分形體構成的。

所述天線輻射體形狀嚴格基于數學立體分形算法；

所述天線是基于Sierpinski三角形算法；

所述天線可采用同軸線底部饋電或者波導饋電。