[發明專利]基于Minkowski的微帶貼片天線及其制造方法

在審

• 申請號: 201710199954.3
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106887688A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 何怡剛;周婷婷;張楠;史露強;羅旗舞;李兵;劉慧
• 申請（專利權）人: 蘇州偉尼特美智能科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/48
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所43205
• 代理人: 黃美玲,寧星耀

技術領域

本發明屬于無線通訊領域，具體涉及一種基于Minkowski的微帶貼片天線及其制造方法。

背景技術

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術最早可以追溯到二戰時期，由英國空軍提出的無線電敵我辨別系統。由于在不列顛戰役中，英德兩國空軍戰機外形非常相似，在高速飛行中單靠肉眼無法準確識別。英國空軍在己方戰機上安裝了一種應答裝置，通過陸地的詢問裝置發射事先編好的脈沖編碼，如果為己方戰機，則戰機上的應答裝置會在收到信號后將已經約定好的脈沖碼反射給陸地站；如果戰機發射錯誤編碼或者無反應，則判定為敵方。無線電敵我識別系統在變化多端的空戰中為英軍提供了巨大的技術支持，為最后取得戰爭的勝利給予了巨大幫助隨著移動通信技術的飛速發展，RFID 技術也在隨之不斷進步。現在RFID 技術已經在物流、交通等眾多與生活息息相關的領域得到了廣泛的應用。

微帶天線是在帶有金屬接地單元的介質基片的另一面用特定的方法制成金屬輻射面，并采用同軸線饋電或者是微帶線饋電的方式對輻射貼片進行饋電的天線。微帶天線是通過金屬貼片的四周與接地單元之間的縫隙將貼片與接地單元之間激勵起的電磁波輻射出去。微帶天線具有輪廓低、結構簡單、易于批量生產加工等優點，廣泛的應用于雷達監測和無線通信等領域。

傳統的方形微帶貼片天線通常諧振于半個波長，天線的尺寸受到嚴格的限制。在具體應用過程中，傳統的方形微帶貼片天線尺寸較大，重量重，剖面高，不易共形，因此必須進行天線的小型化設計。體積小、重量輕、剖面低和易。分形天線作為分形幾何和天線技術交叉的產物擁有了自相似和空間填充的特性。分形的自相似就是說適當的放大或縮小幾何尺寸 ,整個結構并不改變 , 在各種尺度上都有相同程度的不規則性。正是這種特性使得分形能夠在很小的體積內充分的利用空間,也就是能夠用于天線小型化填充有限空間設計的一個關鍵原因。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種結構簡單、體積小、重量輕、剖面低和易共形的基于Minkowski的微帶貼片天線及其制造方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于Minkowski的微帶貼片天線，包括介質板、接地過孔、用于接收和發射電磁波的輻射單元、用于傳輸信號能量的饋電單元和用于反射電磁波的接地單元，所述介質板具有第一表面和與其相對應的第二表面；所述輻射單元設置在介質板第一表面上；所述饋電單元與輻射單元相連，亦設置在介質板第一表面上；所述接地過孔在打孔時穿過輻射單元和介質板，使得輻射單元與接地單元連通形成短路；所述接地單元設置在介質板第二表面的，其不完全覆蓋介質基板，但覆蓋到介質基板兩側邊緣。

進一步，輻射單元采用銅或者鋁材料方形貼片，長度與寬度均為24mm～25mm，優選24.6mm。

進一步，所述深度為h優選為1.2mm。

進一步，饋電單元采用微帶線進行饋電，其中心頻率為915MHz，滿足回波損耗小于-10dB。

進一步，接地單元選用方形的金屬片。

一種如前所述基于Minkowski的微帶貼片天線的制造方法，包括以下步驟：

第一步，選定用作輻射單元的方形貼片，選定用作接地單元的金屬片，選定介質板，將輻射單元和接地單元分別設置在介質板相對的兩個表面上，并在介質板和用作輻射單元的方形貼片上設置接地過孔，由此形成用作輻射單元的方形貼片與接地單元的短路，以利于獲得貼片長度的最佳尺寸；在介質板上設置饋電單元；

第二步，基于二級Minkowski閔可夫斯基（分形系數為0.4）分形結構對用作輻射單元2的方形貼片開槽。

進一步，基于二級Minkowshi分形結構對用作輻射單元的方形貼片開槽的過程為：

確定槽形初始的方形的邊長值L；以用作輻射單元的方形貼片的中心為原點，在方形貼片上勾畫出槽形初始的方形的輪廓，將槽形初始的方形的直線邊平均分成三等分，挖去中間寬度為L/3的，深度為h的矩形區域，即形成一個L/3×h的矩形缺口，得到1階Minkowski分形貼片。設缺口的深度與寬度之比為p,即p=3h/L(0<p<1)表示缺口深度的相對大小。將1階Minkowski分形貼片的所有直線邊再平均分成三等分，按照相同的p值繼續迭代生成2階Minkowski分形貼片。

進一步，所述槽形初始的方形的邊長值L為20mm。

進一步，介質板為相對介質常數為4.4的FR4環氧樹脂板，介質板的長度和寬度均為47mm～48mm。