生長樹?十字復合分形天線制造技術

本發明專利技術涉及一種生長樹?十字復合分形天線，它包括基板以及貼覆在基板正面的輻射貼片；所述輻射貼片為生長樹?十字復合分形結構；所述生長樹?十字復合分形結構使用生長樹分形結構作為基本結構，基本結構內部的小正方形金屬區域用十字分形結構替代。本發明專利技術的目的在于提供一種尺寸小、工作頻帶內的回波損耗最小值小于?20dB、能夠完全覆蓋第五代移動通信的三個候選頻段的生長樹?十字復合分形天線。

The growth of tree composite cross fractal antenna

The invention relates to a composite cross tree growth fractal antenna, which comprises a substrate and a radiation patch is attached to the front side of the base plate; the radiation patch is the growth of the tree composite cross fractal structure; the growth of tree fractal structure using composite cross tree growth fractal structure as the basic structure, basic internal structure of the small square metal area instead of using cross fractal structure. The purpose of the invention is to provide a small size, band return loss minimum tree growth cross fractal antenna is less than 20dB, composite can completely cover the three candidate bands of the fifth generation mobile communication.

【技術實現步驟摘要】
生長樹-十字復合分形天線
本專利技術涉及一種生長樹-十字復合分形天線。
技術介紹
如今，移動通信技術在飛速進步，移動通信系統正在以前所未有的速度不斷更新換代。第五代移動通信系統將在2020年前后投入使用，它在頻譜寬度、數據傳輸速度等方面都有較大的優勢，可以在未來10年內滿足移動數據流量高速增長的需求。2015年，國際電信聯盟確定了第五代移動通信的三個候選頻段為：3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz和4.800～4.990GHz。能夠發射和接收移動通信無線信號的天線是移動通信系統的重要組成部分，天線的性能對移動通信系統的整體性能有著較大影響。第五代移動通信系統對天線的性能要求是：尺寸足夠小，能夠放進移動終端里；輻射性能好，工作頻帶內天線回波損耗最小值小于-20dB；工作帶寬大，天線工作頻帶需要覆蓋第五代移動通信的三個候選頻段3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz和4.800～4.990GHz。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種尺寸小、工作頻帶內的回波損耗最小值小于-20dB、能夠完全覆蓋第五代移動通信的三個候選頻段的生長樹-十字復合分形天線。本專利技術的目的通過如下技術方案實現：一種生長樹-十字復合分形天線，它包括基板以及貼覆在基板正面的輻射貼片；所述輻射貼片為生長樹-十字復合分形結構；所述生長樹-十字復合分形結構使用生長樹分形結構作為基本結構，基本結構內部的小正方形金屬區域用十字分形結構替代。優選地，所述生長樹-十字復合分形結構使用至少3階的生長樹分形結構。優選地，所述生長樹-十字復合分形結構使用至少2階的十字分形結構。優選地，所述輻射貼片的豎向對稱中心線上開設有斷開間隙，在斷開間隙的兩側各設有一個天線饋電點。優選地，所述基板為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數為5～8。優選地，所述基板的形狀為矩形，尺寸是22mm±1mm×22mm±1mm，厚度為0.5mm～1mm。優選地，所述生長樹-十字復合分形輻射貼片總尺寸是20mm±0.1mm×11mm±0.1mm。優選地，所述天線輻射貼片的材質為銅、銀、金或鋁。較之現有技術而言，本專利技術的優點在于：現有分形天線只是單體分形結構，只有天線的外邊沿按照一種分形迭代方式進行折疊，而天線內部區域并無進行分形迭代，天線的自相似性局限于邊沿曲線附近。而本專利技術設計的生長樹-十字復合分形結構將生長樹分形結構和十字分形結構相結合，天線的邊沿曲線和內部結構都具有自相似性，射頻電流在整個復合分形輻射貼片上都能夠較為均勻的分布，天線具有較大的工作帶寬，完全能夠滿足第五代移動通信系統對天線的性能要求。附圖說明圖1為0階生長樹分形結構。圖2為1階生長樹分形結構。圖3為2階生長樹分形結構。圖4為3階生長樹分形結構。圖5為0階十字分形結構。圖6為1階十字分形結構。圖7為2階十字分形結構。圖8是本專利技術輻射貼片的一種實施例的結構示意圖。圖9為圖8所示實施例的回波損耗(S11)性能圖，圖中的橫坐標表示頻率Frequency(GHz)，縱坐標表示回波損耗強度(Thereturnlossoftheantenna(dB))。標號說明：1基板、2輻射貼片、3斷開間隙。具體實施方式下面結合說明書附圖和實施例對本
技術實現思路
進行詳細說明：一種生長樹-十字復合分形天線，它包括基板以及貼覆在基板正面的輻射貼片；所述輻射貼片為生長樹-十字復合分形結構；所述生長樹-十字復合分形結構使用生長樹分形結構作為基本結構，基本結構內部的小正方形金屬區域用十字分形結構替代。圖1至圖4是生長樹分形結構的迭代過程示意圖。在生長樹分形結構的迭代過程中，其原始結構為偶極子天線；將兩個偶極子臂作為“樹干”，在其頂端各生長出兩個垂直于偶極子臂、長度為偶極子臂一半的“樹枝”，構成1階生長樹分形結構；在1階生長樹分形結構的4個“樹枝”頂端各生長出兩個垂直于“樹枝”、長度為“樹枝”一半的“小樹枝”，構成2階生長樹分形結構；在2階生長樹分形結構的8個“小樹枝”頂端各生長出兩個垂直于“小樹枝”、長度為“小樹枝”一半的“微樹枝”，構成3階生長樹分形結構。按照這種方法繼續迭代，則可得到高階生長樹分形結構。圖5至圖7是十字分形結構的迭代過程示意圖。在十字分形結構的迭代過程中，其原始結構為正方形；將原始結構等分為3行3列9個小正方形，將左上角、左下角、右上角、右下角四個小正方形挖去，剩下5個等分的正方形區域，則得到1階十字分形結構；將1階十字分形結構的5個正方形區域分別再做十字分形迭代，則得到2階十字分形結構。按照這種方法繼續迭代，則可得到高階十字分形結構。所述生長樹-十字復合分形結構使用至少3階的生長樹分形結構和至少2階的十字分形結構。所述輻射貼片由兩條對稱的輻射臂組成，兩條輻射臂的豎向對稱中心線上開設有斷開間隙，在斷開間隙的兩側各設有一個天線饋電點。所述基板為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數為5～8。所述基板的形狀為矩形，尺寸是22mm±1mm×22mm±1mm，厚度為0.5mm～1mm。所述生長樹-十字復合分形輻射貼片總尺寸是20mm±0.1mm×11mm±0.1mm。所述天線輻射貼片的材質為銅、銀、金或鋁。下面給出本專利技術的一具體實施例：本實施例上設有基板1和貼覆在基板1正面的輻射貼片2，輻射貼片2結構如圖8所示。本專利技術實施例使用尺寸為20mm±0.1mm×11mm±0.1mm的3階生長樹分形結構作為基本結構，將其內部64個尺寸為1mm×1mm的小正方形區域用2階十字分形結構替代，組成了生長樹-十字復合分形結構的輻射貼片2。所述輻射貼片2的豎向對稱中心線上開設有斷開間隙3，在斷開間隙3的兩側各設有一個天線饋電點。基板1為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數為5～8。基板1的形狀為矩形，尺寸是22mm±1mm×22mm±1mm，厚度為0.5mm～1mm。從圖9可以看出，實測結果顯示該款天線的工作中心頻率為4.01GHz，天線工作頻帶范圍為3.233～5.257GHz，工作帶寬為2.024GHz，在整個工作頻帶內天線回波損耗都低于-10dB，回波損耗最小值為-43.19dB。實測結果顯示，該款天線完全覆蓋了3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz和4.800～4.990GHz這三個第五代移動通信的候選頻段。本專利技術具有以下突出的優點和顯著的效果：天線尺寸小、厚度低，包含介質基板在內的天線整體尺寸僅為22mm×22mm×0.5mm，該天線屬于超薄天線，可以放進各種小型的移動通信設備中；天線輻射性能好，工作頻帶內天線回波損耗最小值達到-43.19dB，優于工作頻帶內天線回波損耗最小值小于-20dB的常規設計要求；天線工作帶寬達到2.024GHz，不僅完全覆蓋了第五代移動通信的三個候選頻段，且有較大的性能冗余。因此，本專利技術天線性能優異，在第五代移動通信系統中具有廣闊的應用前景。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生長樹?十字復合分形天線，其特征在于：它包括基板以及貼覆在基板正面的輻射貼片；所述輻射貼片為生長樹?十字復合分形結構；所述生長樹?十字復合分形結構使用生長樹分形結構作為基本結構，基本結構內部的小正方形金屬區域用十字分形結構替代。

【技術特征摘要】
1.一種生長樹-十字復合分形天線，其特征在于：它包括基板以及貼覆在基板正面的輻射貼片；所述輻射貼片為生長樹-十字復合分形結構；所述生長樹-十字復合分形結構使用生長樹分形結構作為基本結構，基本結構內部的小正方形金屬區域用十字分形結構替代。2.根據權利要求1所述的生長樹-十字復合分形天線，其特征在于：所述生長樹-十字復合分形結構使用的生長樹分形結構為至少3階的結構。3.根據權利要求1所述的生長樹-十字復合分形天線，其特征在于：所述生長樹-十字復合分形結構使用的十字分形結構為至少2階的結構。4.根據權利要求1-3任意一項所述的生長樹-十字復合分形天線，其特征在于：所述輻射貼片的豎向對稱中心線上開設有斷開間隙，在斷開間隙的兩側各設有一個天線饋電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林斌，張培濤，蔡沅坤，葉廣雅，毛云海，林暢，張宇，
申請(專利權)人：廈門大學嘉庚學院，
類型：發明
國別省市：福建,35