共面波導分形天線、移動終端天線系統和移動終端技術方案

本實用新型專利技術提供一種共面波導分形天線、移動終端天線系統和移動終端，涉及無線電通信中天線工程技術領域，包括介質基板、接地導體和輻射導體線；輻射導體線包括縱向基桿和m個n階分叉部，其中，n≥0，m≥1，且m和n均為整數；n階分叉部包括兩根斜向桿和兩根縱向延伸桿；兩根斜向桿的底端相互并攏且頂端相互遠離以組合形成“V”字形；一根縱向延伸桿的底端連接于一根斜向桿的頂端，另一縱向延伸桿的底端連接于另一斜向桿的頂端，且兩根縱向延伸桿的長度不同,在n＝0的情況下，m＝1；在n≥1的情況下，m＝2

【技術實現步驟摘要】
共面波導分形天線、移動終端天線系統和移動終端


[0001]本技術涉及無線電通信中天線工程
，尤其是涉及一種共面波導分形天線、移動終端天線系統和移動終端。

技術介紹

[0002]多頻帶和小型化是目前移動終端天線的主要研究方向。共面波導單極子天線具有重量輕、體積小、成本低、制作精度高、易于加載、便于集成等優點，在各種小型化移動終端設備中得到了廣泛應用；但普通的微帶單極子天線頻帶非常窄，對于應用于多通信頻段的小型化移動終端來說，很難實現多工作頻段的覆蓋。
[0003]分形幾何是研究無限復雜而具有特定意義下的自相似圖形和結構的幾何學，自相似是局部的形態與整體形態的相似，分形具有兩大特征：自相似性和空間填充性(即分數維)；分形天線是幾何屬性上具有分形特征的天線，是分形電動力學的眾多應用之一。分形天線是分形理論和天線技術的融合，表現出與傳統天線相比的許多優勢，分形天線的研究和應用，在軍事和民用方面都有著巨大的潛力，尤其在無線、衛星和移動通信系統中將會發揮巨大的作用，有著非常廣闊的市場前景。
[0004]傳統的天線要實現多頻段工作通常需要采用多個輻射單元或電抗性負載貼片或多頻介質諧振天線，這些都增加了天線的復雜性和制作的難度及成本。現代無線通信要求用低剖面、小尺寸、多頻帶(寬頻帶)、可集成的天線，分形天線能更好的滿足這種要求。分形是通過迭代產生的分數維自相似結構，其整體與局部、局部與局部之間都具有自相似性，因此，分形是一種與標度無關的幾何，這與寬帶天線的頻率無關性比較相似。由于分形幾何兩個獨特的特征：自相似性(self
?
similarity)和空間填充性(space
?
filling)，結合天線的特征，使得分形天線在尺寸大小和頻帶寬窄以及多頻帶等方面的性能與傳統天線相比有了極大的改善，解決了傳統天線的兩個局限性：(1)傳統天線的性能都依賴于天線的電尺寸；這意味著對于固定的天線尺寸，主要天線參數(增益、輸入阻抗、方向圖和副瓣電平等)將隨著工作頻率的改變而改變；分形的自相似性使分形天線可具有多頻和寬頻特性；(2)分形的空間填充性，這使一些天線的尺寸得到減縮。
[0005]寬頻帶天線的重要特征是其性能與頻率無關，如我們熟悉的螺旋天線和對數周期天線等一類非頻變天線(即頻率無關天線)都是分形天線，當頻率變化時能保持其阻抗和方向圖特性不變，即以頻率為尺度時，其電性能不變。分形幾何是一種與標度無關的幾何，具有相似的結構，這意味著分形天線形狀在不同的尺度變化下保持相似性，從而具有相似的電特性，形成多頻帶天線。
[0006]然而，傳統的天線在幾何形狀上基本上都是基于歐幾里德幾何的設計，雖然，隨著天線技術的不斷發展出現了微帶天線，具有低剖面、重量輕、成本低，可與各種載體共形，適合印刷電路板技術批量生產、易于實現圓極化、雙極化、雙頻段工作等優點，但其致命的缺點是窄帶性，從而限制了它的廣泛應用。因此，迫切需要采用新的設計，緩解傳統天線在設計中出現的上述問題和矛盾。

技術實現思路

[0007]本技術的目的在于提供一種共面波導分形天線、移動終端天線系統和移動終端，以緩解現有技術中普通天線存在的窄頻帶問題。
[0008]為實現上述目的，本技術實施例采用如下技術方案：
[0009]第一方面，本技術實施例提供一種共面波導分形天線，包括介質基板、接地導體和輻射導體線；所述接地導體和所述輻射導體線均連接于所述介質基板的同側表面。
[0010]具體地，以所述輻射導體線長度方向為縱向，且以所述輻射導體線長度方向上的一端作為底端另一端作為頂端：
[0011]所述輻射導體線包括縱向基桿和m個n階分叉部，其中，n≥0，m≥1,且m和n均為整數；
[0012]所述n階分叉部包括兩根斜向桿和兩根縱向延伸桿；兩根所述斜向桿的底端相互并攏且頂端相互遠離以組合形成“V”字形；一根所述縱向延伸桿的底端連接于一根所述斜向桿的頂端，另一所述縱向延伸桿的底端連接于另一所述斜向桿的頂端，且兩根所述縱向延伸桿的長度不同；其中：
[0013]在n＝0的情況下，m＝1，所述n階分叉部的兩根斜向桿的底端均連接于所述縱向基桿的頂端；
[0014]在n≥1的情況下，m＝2
(n+1)
?
1，縱向上任意相鄰的兩個所述n階分叉部中：位于頂端的所述n階分叉部的兩根斜向桿的底端均連接于位于底端的所述n階分叉部的任一縱向延伸桿的頂端，且位于頂端的所述n階分叉部的兩根斜向桿和兩根縱向延伸桿的長度一一對應小于位于底端的所述n階分叉部的兩根斜向桿和兩根縱向延伸桿的長度；并且，m個所述n階分叉部中，任一所述n階分叉部的任一縱向延伸桿至多與1個其他所述n階分叉部的兩根斜向桿連接；位于最底端的所述n階分叉部的兩根斜向桿的底端均連接于所述縱向基桿的頂端。
[0015]本實施例的整體結構通俗上簡單介紹為：介質基板上設輻射導體線和接地導體，接地導體位于輻射導體線兩側；輻射導體線的形狀可以是0階分形天線、1階分形天線、2階分形天線、3階分形天線
……
或n階分形天線，其中，0階分形天線為最基礎的“Y”形不對稱樹枝結構(此時n＝0，m＝1，輻射導體線包括縱向基桿和1個0階分叉部)；1階分形天線由最基礎的“Y”形不對稱樹枝結構的上半部分進行縮放嵌套在兩個分支端部繼續分形1次形成，(此時n＝1，m＝2
(n+1)
?
1＝3，輻射導體線包括縱向基桿和3個1階分叉部)；2階分形天線由1階分形天線的各個分支端部繼續分形1次形成，(此時n＝2，m＝2
(n+1)
?
1＝7，輻射導體線包括縱向基桿和7個2階分叉部)；3階分形天線由2階分形天線的各個分支端部繼續分形1次形成，(此時n＝3，m＝2
(n+1)
?
1＝15，輻射導體線包括縱向基桿和15個3階分叉部)
……
以此類推到大于3階的n階分形天線。
[0016]本實施例提供的共面波導分形天線是一種寬帶小型化分形結構，它運用了仿生學中仿樹枝的外觀輪廓，將分形幾何理論用于天線工程對傳統的共面波導單極子天線的改進，以仿樹枝枝節Y為基礎，進行n次分形生長，達到延長輻射體電長度的同時使天線產生多個不同頻段的目的，從而實現多種無線頻段模式的輻射。其中，這種共面波導分形天線可覆蓋TD
?
LTE((TD
?
SCDMA(Time Division
?
Synchronous Code Division Multiple Access，時分同步碼分多址)Long Term Evolution，長期演進))，GPS(Global Positioning System，
全球定位系統)，BDS(BeiDou Navigation Satellite System，中國北斗衛星導航系統)，CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址的英文縮寫)，WiM本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種共面波導分形天線，其特征在于：包括介質基板(1)、接地導體(2)和輻射導體線(3)；所述接地導體(2)和所述輻射導體線(3)均連接于所述介質基板(1)的同側表面；以所述輻射導體線(3)長度方向為縱向，且以所述輻射導體線(3)長度方向上的一端作為底端另一端作為頂端：所述輻射導體線(3)包括縱向基桿(31)和m個n階分叉部(32)，其中，n≥0，m≥1,且m和n均為整數；所述n階分叉部(32)包括兩根斜向桿(321)和兩根縱向延伸桿(322)；兩根所述斜向桿(321)的底端相互并攏且頂端相互遠離以組合形成“V”字形；一根所述縱向延伸桿(322)的底端連接于一根所述斜向桿(321)的頂端，另一所述縱向延伸桿(322)的底端連接于另一所述斜向桿(321)的頂端，且兩根所述縱向延伸桿(322)的長度不同；其中：在n＝0的情況下，m＝1，所述n階分叉部(32)的兩根斜向桿(321)的底端均連接于所述縱向基桿(31)的頂端；在n≥1的情況下，m＝2
(n+1)
?
1，縱向上任意相鄰的兩個所述n階分叉部(32)中：位于頂端的所述n階分叉部(32)的兩根斜向桿(321)的底端均連接于位于底端的所述n階分叉部(32)的任一縱向延伸桿(322)的頂端，且位于頂端的所述n階分叉部(32)的兩根斜向桿(321)和兩根縱向延伸桿(322)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于臻，張國棟，林梓恒，孫潤智，鈕蕊蓉，盧澤葳，
申請(專利權)人：華北科技學院，
類型：新型
國別省市：