谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线。
【背景技术】
[0002]第四代移动通信技术是目前国际上最先进的移动通信技术，具备超强的数据传输能力，能够在不同的固定设备和移动设备之间实现2Mb/s以上的数据传输。第四代移动通信技术经过多年研发，已日趋成熟，即将进入商业化的实用阶段。TD-LTE标准是中国拥有自主知识产权的第四代移动通信标准，是一种专门为移动高宽带应用而设计的无线通信标准，拥有广阔的应用前景。
[0003]天线的性能对移动通信终端的性能有着决定性影响，一款性能优异的天线能够大大提高移动通信设备的通信质量。TD-LTE标准对天线的要求是:尺寸足够小，能够放进移动终端里;福射性能好，在整个工作频带内天线回波损耗必须低于-1OdB ；工作带宽大，天线工作频带必须覆盖2570MHz-2620MHz。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种能够完全覆盖第四代移动通信的TD-LTE标准通信频段的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线。
[0005]本实用新型的目的通过如下技术方案实现:一种谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，它包括基板、天线接地板和辐射贴片，天线接地板和辐射贴片分别贴合在基板的两面上，所述天线接地板由金属材料构成，所述辐射贴片为谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构。
[0006]优选地，所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构使用谢尔宾斯基分形结构作为基本结构，构成谢尔宾斯基分形结构的各个小正方形金属区域由希尔伯特分形结构构成。
[0007]优选地，所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构使用至少2阶的谢尔宾斯基分形结构。
[0008]优选地，所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构使用至少3阶的希尔伯特分形结构。
[0009]优选地，所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构的一外沿中点设有天线馈电点。
[0010]优选地，所述基板为微波陶瓷基板，其相对介电常数为25?30。
[0011]优选地，所述基板的形状为矩形，尺寸是30mm 土 ImmX 30mm土 1mm，厚度为Imm?4mm ο
[0012]优选地，所述福射贴片总尺寸是20.25mm±0.l_X20.25mm±0.1mm0
[0013]优选地，所述天线接地板和辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。
[0014]较之现有技术而言，本实用新型的优点在于:现有分形天线结构，迭代时依靠边沿曲线的不断折叠或对内部结构进行有规律的“挖洞”，其自相似结构只存在于边沿曲线或“挖洞”处，而天线内部大部分地方仍然是整块的金属辐射片，射频电流能够较为均匀分布的地方局限于边沿曲线或“挖洞”处附近。而我们设计的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形天线结构，使用谢尔宾斯基分形结构作为基本结构，将其内部小正方形金属区域用希尔伯特分形结构替代，宏观上天线的形状保持谢尔宾斯基分形结构不变，而微观上每个小正方形金属区域是一个微型的希尔伯特分形结构，天线的边沿曲线和内部金属辐射区都将具有自相似结构，天线的工作频带将大大展宽，该天线具有制造工艺简单、成本低、辐射性能佳和易于集成等优点，完全能够满足第四代移动通信的TD-LTE标准对天线的要求。
【附图说明】
[0015]图1是谢尔宾斯基分形结构的迭代过程示意图。在图1中，(a)为O阶谢尔宾斯基分形结构；(b)为I阶谢尔宾斯基分形结构；(C)为2阶谢尔宾斯基分形结构。
[0016]图2是希尔伯特分形结构的迭代过程示意图。在图2中，(a)为O阶希尔伯特分形结构；(b)为I阶希尔伯特分形结构；(C)为2阶希尔伯特分形结构；(d)为3阶希尔伯特分形结构。
[0017]图3是尺寸为2.25mmX2.25mm的小正方形区域中的3阶希尔伯特分形结构示意图，其线宽为0.15mm。
[0018]图4是本实用新型一实施例的结构示意图。
[0019]图5是图4所示结构的回波损耗(Sn)性能图，图中的横坐标表示频率Frequency(GHz)，纵坐标表示回波损耗强度(The return loss value of the antenna(dB)) 0
[0020]标号说明:1基板、2辐射贴片、3天线馈电点。
【具体实施方式】
[0021]下面结合说明书附图和实施例对本【实用新型内容】进行详细说明:
[0022]—种谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，它包括基板1、天线接地板和辐射贴片2，天线接地板和辐射贴片2分别贴合在基板I的两面上，所述天线接地板由金属材料构成，所述辐射贴片2为谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构。
[0023]所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构使用谢尔宾斯基分形结构作为基本结构，构成谢尔宾斯基分形结构的各个小正方形金属区域由希尔伯特分形结构构成。
[0024]谢尔宾斯基分形结构的迭代过程如图1所示，其初始单元为正方形贴片，按行列划分为9等分区域，将等分后居中的那个1/9区域挖空为正方形孔，剩下8个等分的正方形区域，则得到I阶谢尔宾斯基分形结构。将I阶谢尔宾斯基分形结构的8个正方形区域分别再按行列划分为9等分区域，再将各等分区域居中的那个1/9区域挖空为小正方形孔，则得到2阶谢尔宾斯基分形结构。按照这种方法继续迭代，则可得到高阶谢尔宾斯基分形结构。
[0025]希尔伯特分形结构的迭代过程如图2所示，其初始单元为一条由3段等长线段组成的垂直三折线，将每条线段3等分，按照顺时针旋转的顺序，将第I段线段的前部1/3用一条各线段长度为初始单元各线段长度1/3的小三折线替代，将第2段线段的中部1/3用一条各线段长度为初始单元各线段长度1/3的小三折线替代，将第3段线段的后部1/3用一条各线段长度为初始单元各线段长度1/3的小三折线替代，则得到I阶希尔伯特分形结构。将I阶希尔伯特分形结构中的各个三折线区域做相似的迭代后，则得到2阶希尔伯特分形结构。按照这种方法继续迭代，则可得到高阶希尔伯特分形结构。
[0026]所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构使用至少2阶的谢尔宾斯基分形结构和至少3阶的希尔伯特分形结构，天线馈电点3最好位于所述谢尔宾斯基分形结构中最大的正方形边沿中心上。
[0027]所述基板为微波陶瓷基板，其相对介电常数为25?30。所述基板的形状优选为矩形，尺寸最好是30mm ± ImmX 30mm ± 1mm，厚度为Imm?4mm ο
[0028]所述福射贴片总尺寸最好是20.25mm±0.lmmX20.25mm±0.1mm。
[0029]所述天线接地板和辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。
[0030]下面给出本实用新型的一具体实施例:
[0031]参见图4，本实施例上设有天线接地板和辐射贴片2，分别位于基板I的两面，天线接地板全部由金属构成，辐射贴片2的结构如图4中所示。本实施例使用尺寸为20.25mm土0.1mmX20.25mm±0.1mm的2阶谢尔宾斯基分形结构作为基本结构，将其内部64个尺寸为2.25mmX2.25mm的小正方形区域用3阶希尔伯特分形结构(如图3所示)替代，组成了谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形辐射贴片。
[0032]基板I为微波陶瓷基板，其相对介电常数为25?30，基板I形状为矩形，尺寸是30mm土 1 mm X 30mm ± 1 mm,厚度为 1 mm ?4mm n
[0033]参见图5，图5给出了本实施例的回波损耗(Sll)性能图。从图5可以看出，实测结果显示该款天线的谐振频率为2.610GHz，天线工作频带范围为2.430?2.788GHz，带宽为
0.358GHz，在整个工作频带内天线回波损耗都低于-10dB，回波损耗最小值为-31.76dB。实测结果显示，该款天线完全覆盖了 2570MHz-2620MHz频段。
[0034]与用于第四代移动通信的TD-LTE标准通信频段的常规微带天线比较，本实用新型具有以下突出的优点和显著的效果:天线尺寸很小，只有30mmX30mm，可以放进各种小型移动通信终端;天线回波损耗低，回波损耗最小值为-31.76dB，远远低于常规微带天线的回波损耗;天线工作带宽达到0.358GHz，具有较大的性能冗余，可以在各种恶劣环境中保证移动通信无线信号有较好的传输效果。本款天线具有尺寸小、回波损耗低、工作带宽大等优点，适用于第四代移动通信的TD-LTE系统，具有广阔的应用前景。
【主权项】
1.一种谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:它包括基板(I)、天线接地板和辐射贴片(2)，天线接地板和辐射贴片(2)分别贴合在基板(I)的两面上，所述天线接地板由金属材料构成，所述辐射贴片(2)为谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构。2.根据权利要求1所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构使用谢尔宾斯基分形结构作为基本结构，构成谢尔宾斯基分形结构的各个小正方形金属区域由希尔伯特分形结构构成。3.根据权利要求2所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构使用至少2阶的谢尔宾斯基分形结构。4.根据权利要求2所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构使用至少3阶的希尔伯特分形结构。5.根据权利要求2所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构的一外边沿中点设有天线馈电点(3)。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述基板(I)为微波陶瓷基板。7.根据权利要求6所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述微波陶瓷基板的相对介电常数为25?30。8.根据权利要求1、2、3、4或5所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述基板(I)的形状为矩形，尺寸是30mm ± Imm X 30mm ± Imm，厚度为Imm?4mm。9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述福射贴片(2)总尺寸是20.25mm±0.ImmX 20.25mm±0.Imm010.根据权利要求1、2、3、4或5所述的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，其特征在于:所述天线接地板和辐射贴片(2)的材质为铜、银、金或铝。
【专利摘要】本实用新型涉及一种谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线，它包括基板、天线接地板和辐射贴片，天线接地板和辐射贴片分别贴合在基板的两面上，所述天线接地板由金属材料构成，所述辐射贴片为谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形结构。本实用新型的目的在于提供一种能够完全覆盖第四代移动通信的TD-LTE标准通信频段的谢尔宾斯基-希尔伯特复合分形移动通信天线。
【IPC分类】H01Q1/38, H01Q1/48
【公开号】CN205264858
【申请号】CN201620009215
【发明人】林斌, 陈娴, 郑佳薇, 陈子健, 林宏健, 曾宇帆, 林子健
【申请人】厦门大学嘉庚学院
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月5日