一种基于分形结构的超宽带天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于分形结构的超宽带天线，属于无线通信技术领域。
【背景技术】
[0002]超宽带(Ultra-wideband，UffB)技术是目前备受关注的一种新型短距离高速率无线通信技术。2002年，联邦通信委员会(FCC)发布了一个带宽标准为7.5GHz的超宽带无线通信频段，覆盖的频率范围为3.lGHz-10.6GHz，在工业和学术方面，超宽带无线电技术已经投入大量的研宄工作。与其他传统的无线通信技术相比较，UWB的技术特点主要有传输速率高、通信距离短、平均发射功率低、隐蔽性好，不易被截获，保密性高、多径分辨率极高、适合于便携型应用等。传统的UWB技术使用基带传输，无需进行射频调制和解调，使得UWB设备功耗小，成本低，灵活性高，适合于便携型无线应用。
[0003]天线应用分形技术是一种更有效拓展带宽和减小尺寸的技术，也是一种有效实现超宽带的技术。由于分形结构具有自相似的特性，分形天线表现出多频的特性，通过调节分形结构中的参数，将多频的各个谐振点相互拉近，进而实现天线的宽带特性。其次，由于分形结构具有空间填充特性，使得微带天线具有小型化的特性。分形结构扩展频带源于形成分形图形的空间填充性和自相似性。经过分形后，图形会包含一些细小的结构，这些结构产生了连续的谐振，形成了较宽的频带。增加迭代次数，进而达到超宽带的要求。因此，分形天线技术极大促进了超宽带天线技术的发展与应用。
[0004]本实用新型的基于分形结构的超宽带天线，经文献检索，未见与本实用新型相同的公开报道。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种基于分形结构的超宽带天线。
[0006]如图1所示，本实用新型的基于分形结构的超宽带天线结构由介质板(3)，印制在介质板一面上且直接连通的辐射单元(2)和馈电单元(4)，以及印制在介质板另一面上的接地单元(6)构成，其中:
[0007]a.辐射单元上蚀刻的缝隙由一个位于中心位置的圆形缝隙和六个对称分布的半圆形缝隙组成，这样的辐射单元实际是对一个圆形辐射单元经两次分形而形成的；
[0008]b.接地单元(6)为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽
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[0009]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点:
[0010]1、具有超宽带、多频工作、方向性好、驻波比小，并且实现了良好阻抗匹配的优点。
[0011]2、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、损耗低，满足平面设计的要求。
[0012]3、制作成本低、精度高、可重复性好，适合于小型化设备使用，便于批量生产。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型天线的正视图结构示意图。
[0014]图2为本实用新型天线的后视图结构示意图。
[0015]图3为本实用新型天线回波损耗的仿真和测试结果。
[0016]图4-a和图4-b分别为在2.5GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。
[0017]图5-a和图5-b分别为在6.5GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。
[0018]图6-a和图6-b分别为在9.75GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的说明，如图1所示。
[0020]本实用新型的基于分形结构的超宽带天线，由介质板3，印制在介质板一面上且直接连通的福射单元2和馈电单元4，以及印制在介质板另一面上的接地单元6构成，其中:
[0021]a.辐射单元上蚀刻的缝隙由一个位于中心位置的圆形缝隙和六个对称分布的半圆形缝隙组成，这样的辐射单元实际是对一个圆形辐射单元经两次分形而形成的；
[0022]b.接地单元6为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽5。
[0023]该天线使用FR-4介质板，其相对介电常数为4.4，介质损耗角正切为0.02，采用渐变性的微带线进行馈电，初始的圆形辐射片的半径R为10_。本实用新型的天线尺寸大小为 40mm*30mm*l.6mmο
[0024]本实用新型天线通过增加迭代次数来增加天线的频带的谐振频率点，不断增加带宽。
[0025]本实用新型天线采用微带线进行馈电。仿真和测试的回波损耗如图3所示，在满足回波损耗小于-1OdB的条件下，实现2.7GHz,4.8GHz、7.9GHz、9.4GHz的四个谐振频率，工作频带为2.2GHz-10.2GHz。不仅覆盖了超宽带频段中的3.1GHz- 10.2GHz，而且还覆盖了 TD-SCDMA 中的 2300MHz-2400MHz 频段、WCDMA 中的 2130MHz_2135MHz 频段、LTE 中的2300MHz-2400MHz 和 2570MHz_2620MHz 频段、WLAN(2400MHz_2485MHz，及 5150MHz_5825MHz)多个通信工作频段，且能够实现良好的阻抗匹配。此外，本实用新型的天线具有紧凑型的结构，能够很容易的集成到UWB设备中。
【主权项】
1.一种基于分形结构的超宽带天线，其特征在于该基于分形结构的超宽带天线由介质板(3)，印制在介质板一面上且直接连通的福射单元(2)和馈电单元(4)，以及印制在介质板另一面上的接地单元(6)构成，其中: a.辐射单元上蚀刻的缝隙由一个位于中心位置的圆形缝隙和六个对称分布的半圆形缝隙组成，这样的辐射单元实际是对一个圆形辐射单元经两次分形而形成的； b.接地单元(6)为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽(5)。
【专利摘要】一种基于分形结构的超宽带天线，属于无线通信技术领域。该超宽带天线由介质板(3)，印制在介质板(3)一面上且直接连通的辐射单元2和馈电单元4，以及印制在介质板另一面上的接地单元(6)构成；其中：a.辐射单元(2)为经两次或两次以上迭代分形而形成的且为连通体的金属贴片，其上蚀刻有缝隙(1)；b.接地单元(6)为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽(5)。本实用新型的优点在于：1、具有超宽带、多频工作、方向性好、驻波比小，并且实现了良好阻抗匹配的优点。2、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、损耗低，满足平面设计的要求；3、制作成本低、精度高、可重复性好，适合于小型化设备使用，便于批量生产。
【IPC分类】H01Q1/48, H01Q1/38, H01Q5/10, H01Q5/307, H01Q5/28
【公开号】CN204696234
【申请号】CN201420633489
【发明人】申东娅, 汪忠双, 张秀普, 任文平
【申请人】云南大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2014年10月28日