CN108987918B - 移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，其特征在于：包括薄膜基质、感应阵列分形天线辐射贴片和天线接地板；感应阵列分形天线辐射贴片和天线接地板分别贴覆在薄膜基质的两面；所述所述天线接地板为全导电区接地结构，所述感应阵列分形天线辐射贴片是由中央的馈电分形天线辐射贴片和四周的感应分形天线辐射贴片排列组成的天线阵列。本发明使用感应分形天线辐射贴片环绕馈电分形天线辐射贴片，组成感应阵列分形天线，高阶分形结构的自相似性使天线具有良好的宽频带工作性能，馈电辐射和感应辐射同相叠加，大大增强了天线的辐射强度。

Description

移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线

技术领域

本发明涉及一种移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线。

背景技术

移动数字电视是一种全新的高清互动数字电视系统，它主要用于公交车、BRT、轻轨车辆等城市公共交通车辆和私人车辆上，能够在车辆高速移动的过程中收看电视、点播视频资源、参与电视购物、远程视频互动、联机车载娱乐等，为车辆驾乘人员提供了很好的互动影音娱乐体验。移动数字电视已逐渐成为新上路汽车的“标配”，成为具有较大影响力的新兴媒体。

移动数字电视系统基于卫星传输收发无线信号，天线的性能好坏对移动数字电视系统的性能有着决定性的影响。国际电信联盟规定的移动数字电视系统工作频段为11.700～12.200 GHz。移动数字电视天线必须完全覆盖11.700～12.200 GHz频段，并满足尺寸小、工作频带宽、性能冗余较大的要求，具有稳定的辐射工作性能和优良的物理机械性能，能够保证移动数字电视系统无线信号在各种恶劣的电磁环境中都有较好的传输质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，用于保证移动数字电视系统无线信号在各种恶劣的电磁环境中都有较好的传输质量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，包括薄膜基质、感应阵列分形天线辐射贴片和天线接地板；感应阵列分形天线辐射贴片和天线接地板分别贴覆在薄膜基质的两面；所述所述天线接地板为全导电区接地结构，所述感应阵列分形天线辐射贴片是由中央的馈电分形天线辐射贴片和四周的感应分形天线辐射贴片排列组成的天线阵列。

进一步的，所述感应阵列分形天线辐射贴片分为13个正方形区域，包括一个中心区域和围绕着中心区域的12个边缘区域。

进一步的，所述中心区域中心设置有一个馈电分形天线辐射贴片，所述12个边缘区域正中心均设置置一个感应分形天线贴片。

进一步的，所述中心区域大小为2.6 mm±0.1 mm×2.6 mm±0.1 mm，所述边缘区域的大小为1.3 mm±0.05 mm×1.3 mm±0.05 mm。

进一步的，所述馈电分形天线辐射贴片和感应分形天线辐射贴片使用至少2阶的十字分形结构。十字分形结构，其原始结构为正方形，将其等分为3行3列9个小正方形，将左上角、左下角、右上角、右下角四个小正方形挖去，剩下5个等分的正方形区域，则得到1阶十字分形结构。将1阶十字分形结构的5个正方形区域分别再做十字分形迭代，则得到2阶十字分形结构。按照这种方法继续迭代，则可得到高阶十字分形结构。

进一步的，感应阵列分形天线辐射贴片的馈电点位于中央区域的馈电分形天线辐射贴片的底部边沿中心处。

进一步的，所述薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质。所述薄膜基质的形状为矩形，尺寸是5.2 mm±0.1 mm×5.2 mm±0.1 mm，厚度为0.1 mm±0.01 mm。

进一步的，所述薄膜基质分为13个正方形区域，包括一个中心区域和围绕着中心区域的12个边缘区域。

进一步的，所述薄膜基质中心区域的大小为2.6 mm±0.1 mm×2.6 mm±0.1 mm，其相对介电常数为4.0；12个边缘区域，每个边缘区域的大小为1.3 mm±0.05 mm×1.3 mm±0.05 mm，从位于左上角的边缘区域开始，每个边缘区域的相对介电常数按照顺时针的顺序逐渐变化，每个边缘区域的相对介电常数依次为10.0、11.0、12.0、13.0、14.0、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0、20.0、21.0。

进一步的，所述天线接地板、馈电分形天线辐射贴片由石墨烯导电墨水印制而成，所述感应分形天线辐射贴片由纳米银导电墨水印制而成。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明使用感应分形天线辐射贴片环绕馈电分形天线辐射贴片，组成感应阵列分形天线，高阶分形结构的自相似性使天线具有良好的宽频带工作性能，馈电辐射和感应辐射同相叠加，大大增强了天线的辐射强度。使用相对介电常数按照顺时针渐变的聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质作为天线基质材料，保证了天线具有优良的物理机械性能，使12个感应分形天线可以工作在不同的工作频点，利用辐射叠加原理有效提高阵列天线的辐射性能和带宽性能。使用石墨烯导电墨水和纳米银导电墨水印制天线结构，保证了天线结构具有较好的抗腐蚀性，提高了天线的工作稳定性。

2、本发明在拥有总共13个辐射贴片的情况下，尺寸仅为5.2 mm×5.2 mm×0.1mm，是目前所知尺寸和厚度最小的移动数字电视天线，兼具微型天线和超薄天线的优点，在天线微型化方面具有独特的优势；该款天线具有很大的性能冗余，工作带宽高达4.018GHz，回波损耗最小值低达-39.31 dB，可以保证移动数字电视系统无线信号在各种恶劣的电磁环境中都有较好的传输质量；该款天线结构中金属含量很低，长期工作过程中不易被腐蚀，具有很高的辐射工作稳定性。

附图说明

图1是本发明十字分形结构的迭代过程图；

图2是本发明感应阵列分形天线辐射贴片的结构图；

图3是本发明薄膜基质的结构图；

图4是本发明一实施例中回波损耗(S₁₁)性能图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图2，本发明提供一种移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，包括薄膜基质、感应阵列分形天线辐射贴片和天线接地板；感应阵列分形天线辐射贴片和天线接地板分别贴覆在薄膜基质的两面；所述所述天线接地板为全导电区接地结构，所述感应阵列分形天线辐射贴片是由中央的馈电分形天线辐射贴片和四周的感应分形天线辐射贴片排列组成的天线阵列；所述感应阵列分形天线辐射贴片分为13个正方形区域，包括一个中心区域和围绕着中心区域的12个边缘区域；所述中心区域中心设置有一个馈电分形天线辐射贴片，所述12个边缘区域正中心均设置置一个感应分形天线贴片；所述中心区域大小为2.6 mm±0.1 mm×2.6 mm±0.1 mm，所述边缘区域的大小为1.3 mm±0.05 mm×1.3 mm±0.05 mm；所述馈电分形天线辐射贴片和感应分形天线辐射贴片使用至少2阶的十字分形结构。

请参照图1，十字分形结构的迭代过程，其原始结构为正方形，将其等分为3行3列9个小正方形，将左上角、左下角、右上角、右下角四个小正方形挖去，剩下5个等分的正方形区域，则得到1阶十字分形结构。将1阶十字分形结构的5个正方形区域分别再做十字分形迭代，则得到2阶十字分形结构。按照这种方法继续迭代，则可得到高阶十字分形结构。

进一步的，感应阵列分形天线辐射贴片的馈电点位于中央区域的馈电分形天线辐射贴片的底部边沿中心处。

在本发明一实施例中，所述薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质。所述薄膜基质的形状为矩形，尺寸是5.2 mm±0.1 mm×5.2 mm±0.1 mm，厚度为0.1 mm±0.01 mm。

在本发明一实施例中，所述薄膜基质分为13个正方形区域，包括一个中心区域和围绕着中心区域的12个边缘区域。

在本发明一实施例中，所述薄膜基质中心区域的大小为2.6 mm±0.1 mm×2.6 mm±0.1 mm，其相对介电常数为4.0；12个边缘区域，每个边缘区域的大小为1.3 mm±0.05 mm×1.3 mm±0.05 mm，从位于左上角的边缘区域开始，每个边缘区域的相对介电常数按照顺时针的顺序逐渐变化，每个边缘区域的相对介电常数依次为10.0、11.0、12.0、13.0、14.0、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0、20.0、21.0。

在本发明一实施例中，所述天线接地板、馈电分形天线辐射贴片由石墨烯导电墨水印制而成，所述感应分形天线辐射贴片由纳米银导电墨水印制而成。

参照图4可知，实测结果显示，该款天线的工作中心频率为12.000 GHz，天线工作频带为10.328～14.346 GHz，工作带宽为4.018 GHz，相对带宽为32.57%，回波损耗最小值为-39.31 dB。实测结果显示，该款天线完全覆盖了移动数字电视系统工作频段，是一款性能优异的微型超薄移动数字电视天线，兼具尺寸小、工作频带宽、性能冗余大等优点，具有稳定的辐射工作性能和优良的物理机械性能，可以保证移动数字电视系统无线信号在各种恶劣的电磁环境中都有较好的传输质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，其特征在于：包括薄膜基质、感应阵列分形天线辐射贴片和天线接地板；感应阵列分形天线辐射贴片和天线接地板分别贴覆在薄膜基质的两面；所述天线接地板为全导电区接地结构，所述感应阵列分形天线辐射贴片是由中央的馈电分形天线辐射贴片和四周的感应分形天线辐射贴片排列组成的天线阵列；

所述感应阵列分形天线辐射贴片分为13个正方形区域，包括一个中心区域和围绕着中心区域的12个边缘区域；

所述馈电分形天线辐射贴片和感应分形天线辐射贴片使用至少2阶的十字分形结构；

所述薄膜基质分为13个正方形区域，包括一个中心区域和围绕着中心区域的12个边缘区域；

所述薄膜基质中心区域的大小为2.6 mm±0.1 mm×2.6 mm±0.1 mm，其相对介电常数为4.0；12个边缘区域，每个边缘区域的大小为1.3 mm±0.05 mm×1.3 mm±0.05 mm，从位于左上角的边缘区域开始，每个边缘区域的相对介电常数按照顺时针的顺序逐渐变化，每个边缘区域的相对介电常数依次为10.0、11.0、12.0、13.0、14.0、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0、20.0、21.0。

2.根据权利要求1所述的一种移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，其特征在于：所述中心区域中心设置有一个馈电分形天线辐射贴片，所述12个边缘区域正中心均设置一个感应分形天线贴片。

3.根据权利要求1所述的移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，其特征在于：所述中心区域大小为2.6 mm±0.1 mm×2.6 mm±0.1 mm，所述边缘区域的大小为1.3 mm±0.05 mm×1.3 mm±0.05 mm。

4.根据权利要求2所述的移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，其特征在于：感应阵列分形天线辐射贴片的馈电点位于中央区域的馈电分形天线辐射贴片的底部边沿中心处。

5.根据权利要求1所述的移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，其特征在于：所述薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质。

6.根据权利要求1所述的移动数字电视渐变介电常数感应阵列分形天线，其特征在于：所述天线接地板、馈电分形天线辐射贴片由石墨烯导电墨水印制而成，所述感应分形天线辐射贴片由纳米银导电墨水印制而成。