一种具有双重自相似结构的多频段微带天线的制作方法

本实用新型涉及无线移动通信领域的天线，特别涉及一种可应用于航天器或人造卫星等射频终端的具有双重自相似结构的多频段微带天线。

背景技术：

无线通信系统中，微带天线以其低剖面，小尺寸，少造价，易于实现与载体共形等优势受到越来越广泛的关注和应用。微带天线常常被安装在航天器或者人造卫星的表面，或者被植入移动通信设备的内部。具有多频段功能的微带天线在实践中更是表现突出，不同频段可用作不同用途或是增加传输数据量，因此许多达到多频段功能的技术方案被提出。

现有大多数天线采用各种设计方案达到同一天线支持多频段的功能，但现有设计通常面临着增益相对较低，以及设计复杂导致的制造困难和造价偏高等问题。

根据IEEE 521-2002标准，8到12GHz被命名为X波段。X波段主要用于卫星通讯，如军事卫星通讯，空间研究，广播卫星等，同时该波段也应用于雷达，地面通信，业余无线电通信等。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术存在的不足，通过自相似结构和谐振频率调节的设计，提供一种可应用于航天器或人造卫星等射频终端的具有双重自相似结构的多频段微带天线。该天线共可以支持四个频段，并着重于X波段的应用。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种具有双重自相似结构的多频段微带天线，包括介质基板、介质基板上表面蚀刻的微带辐射体以及介质基板下面的地板；所述辐射体由内到外分为两层，两层辐射体结构均为圆形微带辐射体中含有正六边形蚀刻孔隙；

第一层正六边形蚀刻孔隙对角线长小于第一层圆形微带辐射体直径；第二层正六边形蚀刻孔隙的六个边与第一层微带辐射体外侧边缘相交，第二层正六边形蚀刻孔隙对角线长小于第二层圆形微带辐射体直径。

还包括金属化过孔，所述金属化过孔设置在第二层微带辐射体，连接馈电微带和地板。。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)采用双重自相似结构辐射体实现了多频段微带天线，结构简单，易加工，低造价；

2)通过两层圆形微带辐射体和蚀刻孔隙的尺寸以调节谐振频率，进而控制频段和带宽，具有较强的灵活性；

3)所述天线具有低剖面，多频段，性能良好的特点。天线整体厚度为1.5mm，共可以支持4个频段，10dB阻抗带宽最大可以达到6％，增益最大可达5.3dBi。

附图说明

图1是本实用新型多频段微带天线具体实施例的辐射体的俯视图；

图2是本实用新型多频段微带天线具体实施例的S₁₁参数的测试曲线图；

图3是本实用新型多频段微带天线具体实施例的增益测试曲线图。

图中：1-第二层微带辐射体、2-金属化过孔、3-第二层正六边形蚀刻孔隙、4-第一层微带辐射体、5-第一层正六边形蚀刻孔隙。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进一步说明，对本实用新型的技术细节进行清晰详尽的说明，所描述的实施例仅是本实用新型中的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例为一种支持4个频段，并着重于位于8到12GHz的X波段应用的具有双重自相似结构的微带天线。见图1，一种具有双重自相似结构的多频段微带天线，包括介质基板、介质基板上表面蚀刻的微带辐射体以及介质基板下面的地板；所述辐射体由内到外分为两层，该两层辐射体具有自相似结构，两层辐射体结构均为圆形微带辐射体中含有正六边形蚀刻孔隙。两层辐射体为同心圆，两个正六边形的中心与辐射体的圆心重合。

本实施例的微带天线采用厚度为1.5mm的RF-4作为介质基板，低剖面。

第一层正六边形蚀刻孔隙5对角线长l₁小于第一层圆形微带辐射体4直径2r₁；第二层正六边形蚀刻孔隙3的六个边与第一层微带辐射体4外侧边缘相交第二层正六边形蚀刻孔隙3对角线长l₂小于第二层圆形微带辐射体1直径(2r₂)。

还包括金属化过孔2，所述金属化过孔2设置在第二层微带辐射体1，连接馈电微带和地板。

介质基板上表面可通过两层圆形微带辐射体和正六边形蚀刻孔隙的尺寸以调节谐振频率，进而控制频段和带宽。

微带辐射体中的蚀刻孔隙的大小具有较大自由度，本实施例采用的优化尺寸：l₁＝15.2mm，r₁＝10mm，l₂＝20.2mm，r₂＝14.2mm。本实施例在第二层微带辐射体1和地板间设置金属化过孔2，可通过对其位置的调节获得更好的阻抗匹配，从而减小损耗，提高效率。一个优化的尺寸：y_f＝13mm。

见图2，本实用新型实施例测试的S₁₁参数结果良好，如使用更精细的加工工艺减小加工误差，优化微带辐射体边缘弧度，可使测试结果更优。本实用新型实施例共有4个频段，分别为：6.32GHz，7.33GHz，9.15GHz和10.62GHz。测试的10dB阻抗带宽最大为6％，位于10.62GHz频段。见图3，本实用新型实施例的增益曲线中最大增益为5.3dBi，位于10.62GHz频段。

本实用新型提供的实施例应用于无线通讯领域，可应用于航天器或人造卫星等的接收和发射设备中，受益于多频段集成于同一天线上的设计，可以得到更加简单的模块结构，低剖面，小尺寸，易于加工，便于实现与载体共形。降低了射频前端的复杂度和成本，提供了整体性能。

以上是对本实用新型应用于卫星通讯领域的具有三重自相似结构的多频段微带天线所提供的具体实施例的详细描述。本实施例运用了具体实施例对本实用新型的设计、原理以及实施方式进行阐述，帮助理解本实用新型极其核心思想。综上所述仅为本实用新型的较佳实例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、简化、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。