CN104466383A

CN104466383A - 一种多频段、高增益准分形天线

Info

Publication number: CN104466383A
Application number: CN201510002609.7A
Authority: CN
Inventors: 胡明哲; 黄梦雅; 丁召; 尹跃; 纪登辉
Original assignee: Liupanshui Normal University
Current assignee: Liupanshui Normal University
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2035-01-05
Also published as: CN104466383B

Abstract

本发明公开了一种多频段、高增益准分形天线，该天线是一种工作在2.45GHz的RFID分形天线；其采用的是一种同轴馈电的准分型结构微带天线，是一种六边形贴片，最长对角线为52mm，其在工作频段内增益可达6.9dBi以上。在贴片边缘对其切角，用于调节天线的输入阻抗特性，同时减小天线尺寸。本发明是一种可用于物联网的多频段、高增益天线，它具有面积小，增益高的特性，且辐射方向性良好，有效提高了在应用中的识别距离；还便于携带，有较大的实用价值。

Description

一种多频段、高增益准分形天线

技术领域

本发明属于属于电磁传播与接收的技术领域，具体涉及一种多频段、高增益准分形天线。

背景技术

1999年，物联网的概念被麻省理工学院Auto-ID中心正式提出，并将其定义为：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2009年起，美、欧、日、韩等少数发达国家将物联网提升为国家级的发展战略，自此，物联网进入了实质性发展的阶段。射频识别技术，作为物联网的核心技术，对物联网的发展起着至关重要的作用。RFID技术的最大特点是其具有非接触性，目前RFID的应用多集中于低频和高频的频段，而超高频和微波频段，尚处于起步阶段，技术水平尚未成熟，其发展具有无限潜力，而对于超高频和微波频段RFID技术小尺寸、多频段、宽频带的微波天线的研究是其重点与核心。

传统的微波天线主要有两个局限性：(1)传统天线多是窄带器件，它们的性能高度依赖于天线的电尺寸。这就意味着，对于固定的天线尺寸，天线的主要技术参数，包括：增益，输入阻抗，方向图，副瓣电平等，将随着工作频率的改变而改变。(2)传统天线尺寸往往较大，不适于无线通讯设备小型化、便捷化的发展趋势。

分形天线由分形几何得名，有分数维数特性和自相似性两个特点。分形微波天线相比于上述传统微波天线，首先是很好地解决了分形复杂的形状，这使一些天线的物理尺寸减缩成为可能。其次，分形的几何自相似性使得分形天线的电流分布具有分形的特征，从而使天线具有多频段和大带宽工作的性能。这很好地弥补了传统微波天线带宽较窄的缺点。此外，分形天线还有一个重要的优势在于：它改善天线性能的方法和效果本身具有较强独立性，在调节其中一个指标参数时，一般不会对其他指标产生较大影响，这对天线性能的调节优化提供了很大的便捷性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明提出了一种多频段、高增益准分形天线，是一种可工作在2.45GHz的RFID分形天线，还是一种准分形的贴片天线，它具有面积较小，增益较高的特性，便于携带且有效提高了在应用中的识别距离。

(二)技术方案

一种多频段、高增益准分形天线，该天线是一种工作在2.45GHz的RFID分形天线；其采用的是一种同轴馈电的准分型结构微带天线，其特点是：高增益准分形天线是一种六边形贴片，最长对角线为40～60mm，主要包括介质基片和金属接地板，其中有一孔使馈电同轴穿过；同轴馈电点的圆心位于Y轴上，距离辐射贴片中心距离为L0，L0＝4.5～8.5mm；贴片Y轴长度为L1，L1＝45～60mm；贴片X轴宽度为L2，L2＝30～50mm。

进一步的，所述的贴片天线在Y轴上长度为30～50mm，X轴上长度为20～40mm的菱形，馈电点距离贴片中心4～10mm，在2.45GHz工作频点贴片的基础上，在贴片中心做一矩形开槽，然后以相投的结构进行嵌套，形成分形结构，以使天线具有多频特性；由于开槽使天线面积减小，设计的工作频点向高频方向移动，因此分别调整天线在X轴和Y轴上的尺寸，适当增大天线面积，以保持天线的工作频点；最后，为使天线达到阻抗匹配，在X轴上做对称的切角结构。

进一步的，所述的六边形贴片为金属薄层贴片，其平行于上述金属接地板，该金属上包括一馈电同轴内芯。

进一步的，所述的介质基片的材料是FR4，其厚度为厚度H＝3～8mm；介电常数ε＝2～4。

进一步的，所述的馈电同轴所在位置与六边形形金属薄层贴片的中心有特定的偏移，馈电同轴内芯与金属接地板之间并不相互接触。

(三)有益效果

本发明与现有技术相比较，其具有以下有益效果：本发明是一种可用于物联网的多频段、高增益天线，它具有面积小，增益高的特性，且辐射方向性良好，有效提高了在应用中的识别距离；还便于携带，有较大的实用价值。

附图说明

图1是本发明的同轴馈电准分型天线俯视图。

图2是本发明的同轴馈电准分型天线侧视图。

图3是分形天线的原始模型。

图4是天线切角示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种多频段、高增益准分形天线，该天线是一种工作在2.45GHz的RFID分形天线；其采用的是一种同轴馈电的准分型结构微带天线，其特点是：高增益准分形天线是一种六边形贴片，最长对角线为40～60mm，主要包括介质基片和金属接地板，其中有一孔使馈电同轴穿过；同轴馈电点的圆心位于Y轴上，距离辐射贴片中心距离为L0，L0＝4.5～8.5mm；贴片Y轴长度为L1，L1＝45～60mm；贴片X轴宽度为L2，L2＝30～50mm。

其中，所述的六边形贴片为金属薄层贴片，其平行于上述金属接地板，该金属上包括一馈电同轴内芯。

其中，所述的介质基片的材料是FR4，其厚度为厚度H＝3～8mm；介电常数ε＝2～4。

其中，所述的馈电同轴所在位置与六边形形金属薄层贴片的中心有特定的偏移，馈电同轴内芯与金属接地板之间并不相互接触。

如图3、图4所示，所述的贴片天线在Y轴上长度为30～50mm，X轴上长度为20～40mm的菱形，馈电点距离贴片中心4～10mm，在2.45GHz工作频点贴片的基础上，在贴片中心做一矩形开槽，然后以相投的结构进行嵌套，形成分形结构，以使天线具有多频特性；由于开槽使天线面积减小，设计的工作频点向高频方向移动，因此分别调整天线在X轴和Y轴上的尺寸，适当增大天线面积，以保持天线的工作频点；最后，为使天线达到阻抗匹配，在X轴上做对称的切角结构。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims

1.一种多频段、高增益准分形天线，该天线是一种工作在2.45GHz的RFID准分形天线；其采用的是一种同轴馈电结构的微带天线，其特点是：采用六边形贴片结构，最长对角线为40～60mm，主要包括介质基片和金属接地板，其中有一孔使馈电同轴穿过；同轴馈电点的圆心位于Y轴上，距离辐射贴片中心距离为L0，L0＝4.5～8.5mm；贴片Y轴长度为L1，L1＝45～60mm；贴片X轴宽度为L2，L2＝30～50mm。

2.根据权利要求1所述的一种多频段、高增益准分形天线，其特征在于：所述的贴片天线是通过在Y轴上长度为30～50mm，X轴上长度为20～40mm的菱形，馈电点距离贴片中心4～10mm，在2.45GHz工作频点的基础上，在贴片中心做一矩形开槽，然后以相投的结构进行嵌套，形成分形结构，以使天线具有多频特性；由于开槽使天线面积减小，设计的工作频点向高频方向移动，因此分别调整天线在X轴和Y轴上的尺寸，适当增大天线面积，以保持天线的工作频点；最后，为使天线达到阻抗匹配，在X轴上做对称的切角结构形成的。

3.根据权利要求1所述的一种多频段、高增益准分形天线，其特征在于：所述的六边形贴片为金属薄层贴片，其平行于上述金属接地板，该金属上包括一馈电同轴内芯。

4.根据权利要求1所述的一种多频段、高增益准分形天线，其特征在于：所述的介质基片的材料是FR4，其厚度为厚度H＝3～8mm；介电常数ε＝2～4。

5.根据权利要求1所述的一种多频段、高增益准分形天线，其特征在于：所述的馈电同轴所在位置与六边形形金属薄层贴片的中心有特定的偏移，馈电同轴内芯与金属接地板之间并不相互接触。