一种Sierpinski分形微带阵列天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线领域，特别涉及一种Sierpinski (谢尔宾斯基)分形微带阵列天线。
【背景技术】
[0002]近年来，随着通信技术和卫星导航的迅速发展，越来越多的业务将通过无线电波的方式来进行，天线在无线电设备中的应用也越来越广泛，天线一般做发射和接收电磁波的部件。
[0003]微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片(常见的有矩形、圆形或者三角形贴片)，然后利用微带线和同轴探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。但现有的微带天线往往采用单个贴片，这种天线尺寸较大，而且增益较低(约2.SdB左右)，不能满足当代电子设备的小型化高性能的设计要求。
[0004]阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。阵列技术可以得到很好的方向性和增益性能。阵列天线应用到微带天线上，使微带天线具有更好的性能。
[0005]20世纪70年代，法国数学家B.B.Mandelbrot在总结了自然界中非规则几何图形后，第一次提出了分形这个概念。用分形的概念设计的微带阵列天线，与传统天线相比，分形天线具有小型化、宽频带、多频工作、高辐射电阻、自加载等优点。
[0006]Sierpinski分形天线是一种典型的分形天线。Sierpinski分形结构的初始元为一正方形，将其平分为9个小正方形，去掉中间小正方形，对剩下的8个再分别平分为9个小正方形，再分别去掉每次平分后中间的小正方形，这样无穷的迭代下去，就构成了理想的谢尔宾斯方毯。利用Sierpinski分形可以很好的缩减天线的尺寸，在微带贴片天线中获得很应用。
[0007]基于移动终端越来越轻小型化的要求，天线的小型化技术已经成为一个重要的研究课题。常规微带天线都存在尺寸较大、增益不高的缺陷，研究设计生产性能优异的分形微带阵列天线很有必要。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种Sierpinski分形微带阵列天线，使其具有小型化、高增益等特性。
[0009]本实用新型是这样实现的，它主要由介质基板及位于介质基板正面上的分形天线辐射贴片、馈电网络和位于介质基板反面上的整体覆铜接地板所组成。分形天线辐射贴片是采用四个3阶Sierpinski分形的阵元贴片组成2X2阵列结构。、馈电网络设有一个一级T型功分器和两个二级T型功分器，实现将一路信号分成四路；一级T型功分器的输出端与两个二级T型功分器的输入端分别相连，左边的二级T型功分器的下输出端通过连线与左下阵元贴片相连，其上输出端通过延迟线(9)和阻抗转换器(10)与左上阵元贴片相连，右边的二级T型功分器(8)的下输出端通过连线与右下阵元贴片相连，其上输出端通过延迟线(9)和阻抗转换器(10)与右上阵元贴片相连；
[0010]所述延迟线(9)的长度为1/2波长，形状为横放的“几”字形，阻抗转换器(10)的长度为1/4波长；
[0011]延迟线(9)的加入使得输入上部两阵元信号产生180度的相移，从而使馈电网络上下贴片的高频电流方向相同；
[0012]所述阻抗转换器(10)用以实现辐射单元与T型功分器馈线间的阻抗匹配。
[0013]每个阵元贴片采用三阶Sierpinski地越分形，在阵元贴片的两边采取类koch锯齿分形(11)。
[0014]在一级T型功分器(6)的输入馈线的反面设置三个尺寸相同的哑铃型缺陷地滤波器(DGS) (13) (14) (15)抑制微带天线所产生的谐波和杂波成分。
[0015]所述介质基板(I)其相对介电常数为4.4的环氧树脂玻璃纤维基板(FR4)。
[0016]所述的Sierpinski分形地越阵元贴片是这样完成的。首先按工作频率的要求确定阵元贴片的外形尺寸a、b，对其进行第一次Sierpinski分形，分成9块完全相等的方形，尺寸al、bl，去掉中间的一个方形，即完成一阶分形；再对余下的8块方形进行第二次Sierpinski分形，分成9块完全相等的方形，尺寸a2、b2，去掉中间的一个方形，即完成二阶分形；然后对其进行三阶、四阶、五阶……分形，按此迭代形成Sierpinski分形地毯图片，本实用新型选择的分形次数为3阶。
[0017]本实用新型有益效果如下:区别于现有技术，本实用新型的Sierpinski分形微带阵列天线采用三阶Sierpinski地越分形，进行微带天线的优化设计，大大减小尺寸，提高了增益，从而解决了常规微带天线尺寸较大、增益不高的缺陷。并采取类koch锯齿分形
(11)和哑铃型缺陷地滤波器(DGS) (13) (14) (15)抑制微带天线所产生的谐波和杂波成分。以2.45GHZ Sierpinski分形微带阵列天线为例，其仿真结果表明:采用本发明提出的Sierpinski分形微带阵列天线设计方案，工作频率处回波损耗Sll低于_22dB，驻波比为
1.2，增益为5.9dB，达到了设计指标的要求。
【附图说明】
[0018]图1是Sierpinski分形微带阵列天线整体结构示意图。
[0019]图2是图1所示2.45GHZ Sierpinski分形微带阵列天线各阵元结构示意图。
[0020]图3是图1所示2.45GHZ Sierpinski分形微带阵列天线输入端口 T型功分器结构示意图。
[0021]图4是图1所示2.45GHZ Sierpinski分形微带阵列天线与阵元相连的T型功分器结构示意图。
[0022]图5是图1所示2.45GHZ Sierpinski分形微带阵列天线的DGS结构示意图。
[0023]图6是图1所示2.45GHZSierpinski分形微带阵列天线Sll仿真图。
[0024]图7是图1所示2.45GHZ Sierpinski分形微带阵列天线极坐标下的增益方向图。
[0025]图8是图1所示2.45GHZ Sierpinski分形微带阵列天线驻波比(VSWR)仿真图。
[0026]图中，(I)-介质基板、⑵(3) (4) (5)-四个Sierpinski方越分形贴片、(6)(7)
(S)-T型功分器、(9)-二分之一波长延迟线、(10)-1/4波长阻抗转换器、(11)-类koch锯齿分形、(12)-接地板、(13) (14) (15)-哑铃型缺陷地滤波器(DGS)、(16)-波导端口、
(17)-矩形缺P,(18)-辐射边界。
【具体实施方式】
[0027]以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
[0028]实施例1
[0029]从图1中看出，本实用新型主要由介质基