[發(fā)明專利]一種多頻段兼容分形陣列天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710382680.1
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107196055B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林斌;張培濤;蔡沅坤;葉廣雅;劉澤泰;張穎
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q21/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種多頻段兼容分形陣列天線，具體包括基板、貼覆在所述基板背面的天線接地板和貼覆在所述基板正面的蝶形仿生分形陣列輻射貼片；所述天線接地板為全金屬接地結(jié)構(gòu)，所述蝶形仿生分形陣列輻射貼片是由46個(gè)蝶形仿生小天線按照希爾伯特分形陣列結(jié)構(gòu)排列組成的天線陣列。本發(fā)明具有較高的輻射強(qiáng)度和超寬的工作帶寬，可以同時(shí)覆蓋第二代、第三代、第四代、第五代移動(dòng)通信頻段、射頻識別頻段、超寬帶通信頻段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多頻段兼容分形陣列天線。

背景技術(shù)

多網(wǎng)合一是目前無線通信發(fā)展的重要趨勢。移動(dòng)通信手機(jī)、射頻識別讀寫器、超寬帶通信手持終端是三種常見的無線通信手持終端設(shè)備，它們的工作頻率接近，具有很大的整合潛力。如果一款天線能夠同時(shí)覆蓋第二代至第五代移動(dòng)通信頻段、射頻識別頻段、超寬帶通信頻段，使用這款天線的智能手機(jī)就將兼具射頻識別讀寫器和超寬帶通信手持終端的功能，可以讀寫校園卡、身份證、銀行芯片卡、門禁卡、物流標(biāo)簽信息，可以實(shí)現(xiàn)近距離高速數(shù)據(jù)傳輸，智能手機(jī)將升級成為多功能的“智能終端”。

目前，第二代、第三代、第四代移動(dòng)通信模式長期共存，第五代移動(dòng)通信即將于2020年投入使用，一款移動(dòng)通信手機(jī)天線需要覆蓋的頻段為第二代移動(dòng)通信GSM制式0.905～0.915?GHz、0.950～0.960?GHz、1.710～1.785?GHz、1.805～1.880?GHz頻段，第三代移動(dòng)通信TD-SCDMA制式1.880～1.920?GHz、2.010～2.025?GHz、2.300～2.400?GHz頻段，第三代移動(dòng)通信WCDMA制式1.920～1.980?GHz、2.110～2.170?GHz頻段，第四代移動(dòng)通信TD-LTE制式?2.570～2.620?GHz頻段，第五代移動(dòng)通信3.300～3.400?GHz、4.400～4.500?GHz、4.800～4.990?GHz三個(gè)候選頻段。目前，射頻識別技術(shù)最具有應(yīng)用前景的頻段為0.902～0.928GHz、2.400～2.4835?GHz和5.725～5.875?GHz。美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）確定的超寬帶(UWB)通信的頻段為3.100～10.600?GHz，這一標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在已成為超寬帶通信系統(tǒng)天線的國際標(biāo)準(zhǔn)。兼容移動(dòng)通信頻段、射頻識別頻段、超寬帶通信頻段的“智能終端”天線需要覆蓋上述所有頻段，并同時(shí)滿足小尺寸、低厚度、低回波損耗、大工作帶寬的要求，具有較大的性能冗余，能夠在各種不可預(yù)知的惡劣電磁環(huán)境下保證無線通信信號的傳輸質(zhì)量。

仿生學(xué)是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)并為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思想及工作原理的科學(xué)，它通過研究生物體的結(jié)構(gòu)、功能及工作原理，將這些原理移植于工程技術(shù)之中，發(fā)明性能優(yōu)越的儀器、裝置和機(jī)器，以及創(chuàng)造新技術(shù)。在自然界中，蝴蝶的身體和翅膀?qū)﹄姶挪ň哂辛己玫奈兆饔谩Ｄ７潞耐庑尾⒑侠眇侂姡梢栽O(shè)計(jì)兼具收發(fā)電磁波功能的、性能優(yōu)異的射頻天線。

分形幾何是通過迭代產(chǎn)生的具有自相似特性的幾何結(jié)構(gòu)，它的整體與局部之間以及局部與局部之間都具有自相似性，天線的分形設(shè)計(jì)是電磁理論與分形幾何學(xué)的融合。與傳統(tǒng)電磁器件相比，基于分形結(jié)構(gòu)的電磁器件具有小型化、寬頻帶、多頻工作、自加載等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的滿足移動(dòng)通信系統(tǒng)對電磁器件的性能要求。分形陣列是將多個(gè)陣元天線按照分形迭代規(guī)律排布為天線陣列的組陣方法，可以充分發(fā)揮分形結(jié)構(gòu)自相似性的優(yōu)點(diǎn)，在通過組陣增強(qiáng)天線輻射強(qiáng)度的同時(shí)，保證天線陣列具有較大的工作帶寬。

與本申請技術(shù)最接近的現(xiàn)有技術(shù)是仿生超寬帶天線，目前已有一項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)：

1.?劉英、龔書喜、姜文、李延平、洪濤、王文濤，低雷達(dá)散射截面的超寬帶仿生天線，專利號：200910023245.5，已于2012年9月5日授權(quán)。

該項(xiàng)專利使用類似昆蟲觸角的仿生輻射結(jié)構(gòu)，與本發(fā)明的蝶形仿生輻射結(jié)構(gòu)完全不同。該項(xiàng)專利申請的是單體天線，而本申請將蝶形仿生小天線，按照希爾伯特分形陣列結(jié)構(gòu)排列組成陣列天線。