[發明專利]一種小型化分形超寬帶對稱環-振子組合天線

有效

• 申請號: 201410035461.2
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103746185A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 呂文俊;馬壯;菅寶龍;吳西彤;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及一種小型化分形超寬帶對稱環-振子組合天線，屬于微波技術領域。

背景技術

近年來，隨著無線通信技術的發展，超寬帶通信技術備受重視。一般認為，相對帶寬超過25%的天線屬于超寬帶天線，超寬帶通信技術具有傳輸速率高、抗干擾性能強、帶寬極寬、保密性好、成本低廉等特點，在無線通信、微波成像等諸多領域具有廣闊的應用前景。另一方面，針對超寬帶通信而言，不僅要求超寬帶天線在其工作頻帶內具有良好的阻抗匹配特性、穩定的輻射方向性、相對平坦的增益特性和極化特性，而且希望天線體積足夠小、成本低廉、便于加工與安裝。

傳統的超寬帶天線，如螺旋天線、對數周期天線和圓錐天線等，雖然都具有超寬帶特性，但是，它們有的是立體結構，不利于小型應用。為了實現天線的小型化，在保證天線在工作頻帶內具有良好的阻抗匹配特性、穩定的輻射方向性、相對平坦的增益特性和極化特性條件下，為了提高天線的增益，使得其最大輻射波束指向平行于天線所在平面的方向上（即：端射特性）、以滿足“點對點”應用（如：短距離的高速文件讀寫系統）的需要，本發明將提出一種新的小型化分形超寬帶天線結構。

發明內容

本發明的所要解決的技術問題在于針對背景技術存在的問題，提出一種由分形構成的對稱振子和對跖槽線輻射單元的組合天線，該組合天線對比未加分形結構天線，具有更好的低頻特性，其結構新穎、體積小、剖面尺寸極低且便于制作實現，能夠直接與前端射頻電路集成在一起。

本發明為解決以上技術問題采用如下技術方案：

一種小型化分形超寬帶對稱環-振子組合天線，包括介質基板（1）、頂層對跖槽線輻射單元（2）、底層對跖槽線輻射單元（3）、頂層振子單元（4）、底層振子單元（5）；所述頂層對跖槽線輻射單元（2）與頂層振子單元（4）構成頂層輻射單元印刷設置在介質基板（1）的頂層，所述底層對跖槽線輻射單元（3）與底層振子單元（5）構成底層輻射單元印刷設置在介質基板（1）的底層，其中頂層輻射單元與底層輻射單元結構與尺寸相同，并且相對于介質基板（1）反對稱排布；所述頂層振子單元（4）與底層振子單元（5）都具有分形結構（7）；所述分形結構（7）包括上邊沿水平分形結構（8）、下邊沿水平分形結構（9）、垂直分形結構（10）；所述上邊沿水平分形結構（8）與下邊沿水平分形結構（9）沿振子單元中線對稱；所述上邊沿水平分形結構（8）包括：在底層振子單元（4）與頂層振子單元（5）的上邊沿各挖三個長方形分別形成第一凹形區（11）、第二凹形區（12）、第三凹形區（13），在第二凹形區(12)的三條邊上各加設一個正方形區域（15），在第一凹形區(11)通往第二凹形區（12）的邊沿上，第二凹形區（12）通往第三凹形區（13）的邊沿上，以及第三凹形區（13）通往振子單元垂直側邊的邊沿上各加設一個正方形區域（15）；所述垂直分形結構（10）包括：在頂層振子單元（4）與底層振子單元（5）的垂直邊處各加設兩個正方形區域（14），在兩個正方形區域（14）的中間沿垂直線上加設一個正方形區域（15）；在兩個正方形區域（14）的上下邊各加設一個正方形區域（15）；所述頂層對跖槽線輻射單元（2）與底層對跖槽線輻射單元（3）均為對跖半環路輻射單元，通過金屬化過孔（6）上下連通，形成一個對稱環；所述頂層對跖槽線輻射單元（2）與底層對跖槽線輻射單元（3）各具有一個上斜邊，在上斜邊的中點處挖去一個長方形區域（16）。

作為本發明的小型超寬帶對稱環-振子組合天線進一步的優化：所述介質基板（1）的介電常數范圍為2-20。

所述第一凹形區（11）、第三凹形區（13）的尺寸為：長：1-1.5mm，寬：0.3-0.5mm；所述第二凹形區（12）的長：1-2mm,寬：0.5-1mm；垂直分形結構（10）中正方形區域（14）的邊長：0.8-1.2mm；正方形（15）邊長：0.2-0.5mm；長方形區域（16）的長：2.5-3.5mm,寬：0.5-1.5mm。

作為本發明的小型超寬帶對稱環-振子組合天線進一步的優化：所述底層對跖半環路輻射單元（3）的漸變結構與頂層對跖半環路輻射單元（2）的漸變結構之間均分別具有下傾角（17）和上傾角（18）；其中所述下傾角（17）的范圍為：86°到90°，所述上傾角（18）的范圍為：21°到31°；所述頂層振子單元（4）與底層振子單元（5）均具有饋電點傾角（19）；其中所述饋電點傾角（19）的范圍為：13°到81°。

作為本發明的小型超寬帶對稱環-振子組合天線進一步的優化：所述金屬化過孔的個數為1-5個。