CN204289698U - 三频段分裂生长式分形微带天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三频段分裂生长式分形微带天线。本实用新型的目的在于提供一种能够同时覆盖多种频段的三频段分裂生长式分形微带天线，它包括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，所述辐射贴片为四边形雪花分裂生长式分形结构。较之现有技术而言，本实用新型的优点在于：运用分裂生长式分形结构设计的天线可以实现多频工作，并且天线在各个工作频段都有较好的辐射性能和带宽性能，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，完全能够满足移动通信系统和射频识别系统对天线的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种三频段分裂生长式分形微带天线。
背景技术
随着移动通信技术的不断发展，不同标准、不同频率、不同制式的多种无线通信频段模式将长期共存。为了适应这种发展趋势，作为移动通信设备不可或缺的天线必将与通信制式发展相适应，天线需要具备多频段的功能。
射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种用射频通信实现的非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。射频识别技术近年来已经获得了一系列的成果，在仓储物流、商业自动化、交通运输控制管理、防伪、图书、航空等领域均有广泛的应用。天线在射频识别系统中具有举足轻重的地位，天线的各项特性及形态大小，极大程度地影响了射频识别系统的工作性能及应用领域。
移动通信系统和射频识别系统工作频率接近，且都需要移动终端(手机和RFID读写器)，如果能设计一款天线，同时覆盖目前应用最广泛的移动通信的900MHz频段、1.9GHz频段和射频识别的2.45GHz频段，就能够实现移动通信系统和射频识别系统的兼容，让使用这种天线的手机同时具备RFID读写器的功能。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够同时覆盖多种频段的三频段分裂生长式分形微带天线。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种三频段分裂生长式分形微带天线，它包括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，所述辐射贴片为四边形雪花分裂生长式分形结构。
优选地，所述四边形雪花分裂生长式分形结构为正方形雪花分裂生长式分形结构或π型四边形雪花分裂生长式分形结构。
天线接地板是微带天线的基本组成结构，与辐射贴片一起共同形成辐射缝隙。
优选地，所述π型四边形雪花分裂生长式分形结构为至少2阶的π型四边形雪花分裂生长式分形结构。
优选地，所述π型四边形雪花分裂生长式分形结构中最大的π型四边形上设有天线馈电点。
优选地，所述正方形雪花分裂生长式分形结构为至少2阶的正方形雪花分裂生长式分形结构。
优选地，所述正方形雪花分裂生长式分形结构为至少2阶的正方形雪花分裂生长式分形结构。
优选地，所述基板为FR4介质基板，其相对介电常数最好为4～5。
优选地，所述基板的形状优选为矩形，尺寸最好是152mm±1mm×152mm±1mm，厚度为2mm～3mm。
优选地，所述天线接地板和辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。
较之现有技术而言，本实用新型的优点在于：分裂生长式分形结构用于天线设计时，每一次分裂生长都会增加多个大小和形状相同的分形辐射孔和分形辐射贴片，使天线在高频端增加一个新的谐振点。由于新增的分形辐射贴片在上一级分形辐射贴片外，和上一级分形辐射贴片的距离较远，各级分形辐射贴片相互耦合、相互影响的程度较小。运用分裂生长式分形结构设计的天线可以实现多频工作，并且天线在各个工作频段都有较好的辐射性能和带宽性能，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，完全能够满足移动通信系统和射频识别系统对天线的要求。
附图说明
图1是正方形雪花分裂生长式分形结构的迭代过程示意图。在图1中，(a)为0阶正方形雪花分裂生长式分形结构；(b)为1阶正方形雪花分裂生长式分形结构；(c)为2阶正方形雪花分裂生长式分形结构。
图2是直线π型折线结构示意图。
图3是π型四边形雪花分裂生长式分形结构的迭代过程示意图。在图3中，(a)为0阶π型四边形雪花分裂生长式分形结构；(b)为1阶π型四边形雪花分裂生长式分形结构；(c)为2阶π型四边形雪花分裂生长式分形结构。
图4为本发明实施例的回波损耗(S11)性能图，其中虚线表示仿真结果，实线表示实测结果，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)。
具体实施方式
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：
一种三频段分裂生长式分形微带天线，它包括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，所述辐射贴片为四边形雪花分裂生长式分形结构。
所述四边形雪花分裂生长式分形结构为正方形雪花分裂生长式分形结构或π型四边形雪花分裂生长式分形结构。
四边形雪花分裂生长式分形结构是对传统面式分形的迭代过程进行改进而得到的。四边形雪花分裂生长式分形结构的原型为正方形或四条边形状相同的四边形结构。
如图1所示，以正方形结构为例，正方形雪花分裂生长式分形结构的迭代过程如图1所示。正方形雪花分裂生长式分形结构的初始元为一正方形(0阶方形)，第一次迭代时在其中间挖出一个各边边长为0阶方形边长一半的方形孔，并在0阶方形的四条边上连接上四个各边边长为0阶方形边长一半的方形(1阶方形)，迭代过程可以看做是1阶方形从0阶方形中分裂出去并生长在0阶方形四周。第二次迭代时，每个1阶方形中分裂生长出各边边长为其边长一半的2阶方形，1阶方形的一边与0阶方形相连，另外三边分别与分裂生长出三个的2阶方形相连。这样依次迭代，可以得到高阶的正方形雪花分裂生长式分形结构。
如图2和图3(a)中所示，为了减小天线的尺寸，我们对正方形雪花分裂生长式分形结构的初始元进行改进，将正方形的四条直线边进行了π型分形折叠得到π型四边形结构。
π型四边形雪花分裂生长式分形结构的初始元为π型四边形结构，其四条边沿都为图2所示的π型分形折叠。
如图3所示：与正方形雪花分裂生长式分形结构的迭代过程相同，π型四边形雪花分裂生长式分形结构的迭代过程如下：第一次迭代时在0阶π型四边形结构中间挖出一个各边边长为0阶π型四边形结构边长一半的π型四边形孔，并在0阶π型四边形结构的四面连接上四个各边边长为0阶π型四边形结构边长一半的π型四边形结构(1阶π型四边形结构)，迭代过程可以看做是1阶π型四边形结构从0阶π型四边形结构中分裂出去并生长在0阶π型四边形结构四周。第二次迭代时，每个1阶π型四边形结构中分裂生长出各边边长为其边长一半的2阶π型四边形结构，1阶π型四边形结构的一边与0阶π型四边形结构相连，另外三边分别与分裂生长出的三个2阶π型四边形结构。这样依次迭代，可以得到高阶的π型四边形雪花分裂生长式分形结构。
需要说明的是，本实用新型中，π型分形折叠方式均可以选择多种方式，例如申请人先前所申请的中国专利(专利号：201320115439.X)中所公开的各种π型分形折叠结构。
所述辐射贴片使用的π型四边形雪花分裂生长式分形结构最好为至少2阶的π型四边形雪花分裂生长式分形结构；天线馈电点最好位于π型四边形雪花分裂生长式分形结构中最大的π型四边形上。
同样的，所述正方形雪花分裂生长式分形结构最好为至少2阶的正方形雪花分裂生长式分形结构，天线馈电点最好位于所述正方形雪花分裂生长式分形结构中最大的正方形上。
所述基板为FR4介质基板，其相对介电常数最好为4～5。所述基板的形状优选为矩形，尺寸最好是152mm±1mm×152mm±1mm，厚度为2mm～3mm。
所述天线接地板和辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。
下面给出本实用新型的一具体实施例：
参见图3，本实施例上设有天线接地板和辐射贴片，分别位于介质基板的两面，天线接地板全部由金属构成，辐射贴片为图3(c)所示的2阶π型四边形雪花分裂生长式分形结构，其初始元边沿为图2所示的π型折线，其中d＝2mm。天线馈电点位于天线结构中最大的π型四边形雪花上。
介质基板为FR4介质基板，其相对介电常数为4～5，介质基板形状为矩形，尺寸是152mm±1mm×152mm±1mm，厚度为2mm～3mm。
参见图4，图4给出了本发明实施例的回波损耗(S11)性能图。从图4可以看出，实测结果显示该天线具有三个工作频段，三个谐振中心频率分别为0.90GHz、1.90GHz和2.43GHz，谐振频率处的回波损耗S11值(S11最小值)分别为-21.42dB、-21.33dB和-21.36dB；当S11<-10dB时，天线在三个工作频段的带宽分别为0.213GHz(0.802～1.015GHz)、0.215GHz(1.773～1.988GHz)和0.246GHz(2.312～2.558GHz)。
与用于移动通信系统和射频识别系统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：天线具有良好的三频工作特性、带宽大、辐射特性好。该天线同时覆盖了移动通信的900MHz频段、1.9GHz频段和射频识别的2.45GHz频段，实现了移动通信系统和射频识别系统的兼容。使用本款天线的手机将同时具备RFID读写器的功能。本款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，完全能够满足移动通信系统和射频识别系统对天线的要求。
Claims (10)
1.一种三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：它包括接天线地板和辐射贴片，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，所述辐射贴片为四边形雪花分裂生长式分形结构。
2.根据权利要求1所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述四边形雪花分裂生长式分形结构为正方形雪花分裂生长式分形结构或π型四边形雪花分裂生长式分形结构。
3.根据权利要求2所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述π型四边形雪花分裂生长式分形结构为至少2阶的π型四边形雪花分裂生长式分形结构。
4.根据权利要求2或3所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述π型四边形雪花分裂生长式分形结构中最大的π型四边形上设有天线馈电点。
5.根据权利要求2所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述正方形雪花分裂生长式分形结构为至少2阶的正方形雪花分裂生长式分形结构。
6.根据权利要求2或5所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述正方形雪花分裂生长式分形结构中最大的正方形上设有天线馈电点。
7.根据权利要求1、2、3或5所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述基板为FR4介质基板。
8.根据权利要求7所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述FR4介质基板的相对介电常数为4～5。
9.根据权利要求1、2、3或5所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述基板的形状为矩形，尺寸是152mm±1mm×152mm±1mm，厚度为2mm～3mm。
10.根据权利要求1、2、3或5所述的三频段分裂生长式分形微带天线，其特征在于：所述天线接地板和辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。
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