CN208622950U - 具有分形结构的排气管天线 - Google Patents

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丘培
曾冠龙
邵金华
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Abstract

本实用新型公开了一种具有分形结构的排气管天线,包括:反射板,所述反射板与近地端相对的一端设有第一端盖,所述反射板还包括相对设置的第一侧和第二侧,所述第一侧上设有第一边墙,所述第二侧上设有第二边墙,所述第一边墙及所述第二边墙上均设有与天线振子一一对应设置的第一分形结构;和/或所述第一端盖上设有与天线振子对应设置的第二分形结构。该具有分形结构的排气管天线,能够显著改善驻波比和隔离度,且结构简单,不会增加成本。

Description

具有分形结构的排气管天线
技术领域
本实用新型涉及移动通信装置技术领域,具体涉及一种具有分形结构的排气管天线。
背景技术
相对板状天线而言,排气管天线由于受到自身的外观结构的限制,极难兼顾较优的辐射性能指标和电路性能。尤其是对排气管天线的整机尺寸有严格限制要求的使用场所,为保证辐射性能指标的阵列布局,上端法兰通常距离上端天线振子较近,从而影响整机的电路指标,尤其是影响整机的驻波比和隔离度。为了改善该种缺陷,传统的做法为在天线振子之间添加隔离条或悬浮条等调试件,但导致成本急剧增加。
发明内容
基于此,有必要提供一种具有分形结构的排气管天线,能够显著改善驻波比和隔离度,且结构简单,不会增加成本。
其技术方案如下:
一种具有分形结构的排气管天线,包括:反射板,所述反射板与近地端相对的一端设有第一端盖,所述反射板还包括相对设置的第一侧和第二侧,所述第一侧上设有第一边墙,所述第二侧上设有第二边墙,所述第一边墙及所述第二边墙上均设有与天线振子一一对应设置的第一分形结构;和/或所述第一端盖上设有与天线振子对应设置的第二分形结构。
上述具有分形结构的排气管天线使用时,单独利用反射板两侧的第一边墙与第二边墙上的第一分形结构或单独利用反射板上端的第一端盖上的第二分形结构或同时利用第一边墙与第二边墙上的第一分形结构以及第一端盖上的第二分形结构,能够改变天线振子周边反射板上的传导电流分布,从而能够优化调整回波损耗和插入损耗的谐振频率特性,进而能够显著改善整机的驻波比和隔离度,且结构简单,不会增加成本。
下面进一步对技术方案进行说明:
在其中一个实施例中,所述第一边墙及所述第二边墙上均设有与天线振子一一对应设置的第一分形结构,所述第一分形结构设置为分形凹槽。如此设置,结构简单,便于加工,降低加工难度,减少生产成本。
在其中一个实施例中,所述第一边墙和所述第二边墙相对所述反射板的高度为H,且H介于天线工作波长的0.12倍到0.18倍之间。如此设置,能够有效调整天线的谐振频率(即工作频率)的位置。
在其中一个实施例中,所述分形凹槽的宽度为B1,且B1介于天线工作波长的0.2倍到0.3倍之间,所述分形凹槽的深度为D1,且D1为H的2/3。如此设置,能够初步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
在其中一个实施例中,所述分形凹槽包括第一底壁和相对设置的第一侧壁和第二侧壁,所述第一底壁上设有第一凸起,所述第一凸起的宽度为B2,且B2为B1的1/3,所述第一凸起的高度为H1,且H1为H的1/3,所述第一侧壁及所述第二侧壁上均设有第一凹槽,所述第一凹槽的宽度为B3,且B3为H1的1/3,所述第一凹槽的深度为D2,且D2为B1的1/3。如此设置,能够进一步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
在其中一个实施例中,所述第一凸起包括第三侧壁和相对设置的第四侧壁和第五侧壁,所述第三侧壁上设有第二凸起,所述第二凸起的宽度为B4,且B4为B2的1/3,所述第二凸起的高度为H2,且H2为H1的1/3,所述第四侧壁和所述第五侧壁上均设有第三凸起,所述第三凸起的宽度为B5,且B5为H1的1/3,所述第三凸起的高度为H3,且H3为B2的1/3;所述第一凹槽包括第二底壁和相对设置的第六侧壁和第七侧壁,所述第二底壁上设有第二凹槽,所述第二凹槽的宽度为B6,且B6为B3的1/3,所述第二凹槽的深度为D3,且D3为D2的1/3,所述第六侧壁及所述第七侧壁上均设有第三凹槽,所述第三凹槽的宽度为B7,且B7为D2的1/3,所述第三凹槽的深度为D4,且D4为B3的1/3。如此设置,更进一步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
在其中一个实施例中,所述第一端盖上设有与天线振子对应设置的第二分形结构,所述第二分形结构设置为分形通孔。如此设置,便于加工,降低了加工难度,减少了生产成本。
在其中一个实施例中,所述分形通孔设置为正方形孔,所述正方形孔的边长为a1,且a1介于天线工作波长的0.2倍到0.3倍之间。如此设置,能够初步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
在其中一个实施例中,所述正方形孔包括四个第八侧壁,四个所述第八侧壁上均设有第四凹槽,所述第四凹槽的边长为a2,且a2为a1的1/3。如此设置,能够进一步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
在其中一个实施例中,所述第四凹槽包括三个第九侧壁,三个所述第九侧壁上均设有第五凹槽,所述第五凹槽的边长为a3,且a3为a2的1/3。如此设置,更进一步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
附图说明
图1为一个实施例的具有分形结构的排气管天线的结构示意图;
图2为图1的具有分形结构的排气管天线的反射板一个实施例的结构示意图;
图3为图2的具有分形结构的排气管天线的A部分的局部放大图;
图4为图1的具有分形结构的排气管天线的反射板另一个实施例的结构示意图;
图5为图4的具有分形结构的排气管天线的B部分的局部放大图;
图6为图1的具有分形结构的排气管天线的反射板再一个实施例的结构示意图;
图7为图6的具有分形结构的排气管天线的C部分的局部放大图;
图8为图1的具有分形结构的排气管天线的第一端盖一个实施例的结构示意图;
图9为图1的具有分形结构的排气管天线的第一端盖另一个实施例的结构示意图;
图10为图1的具有分形结构的排气管天线的第一端盖再一个实施例的结构示意图;
图11为传统的排气管天线的驻波比仿真示意图;
图12为传统的排气管天线的隔离度仿真示意图;
图13为图1的具有分形结构的排气管天线一个实施例的驻波比仿真示意图;
图14为图1的具有分形结构的排气管天线一个实施例的隔离度仿真示意图;
图15为图1的具有分形结构的排气管天线另一个实施例的驻波比仿真示意图;
图16为图1的具有分形结构的排气管天线另一个实施例的隔离度仿真示意图;
图17为图1的具有分形结构的排气管天线再一个实施例的驻波比仿真示意图;
图18为图1的具有分形结构的排气管天线再一个实施例的隔离度仿真示意图。
附图标记说明:
10、排气管天线,100、反射板,111、第一端盖,121、第一边墙,122、第二边墙,130、第一分形结构,131、分形凹槽,140、第二分形结构,141、正方形孔,200、天线振子,1311、第一凸起,1312、第一凹槽,1313、第二凸起,1314、第三凸起,1315、第二凹槽,1316、第三凹槽,1411、第四凹槽,1412、第五凹槽。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施方式,对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型,并不限定本实用新型的保护范围。
需要说明的是,当元件被称为“设置于”、“固设于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件,或与另一个元件“固定连接”,它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。当“介于之间时”可以包含两端数值,也可以不包含。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于约束本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实用新型中“第一”、“第二”、“第三”等类似用语不代表具体的数量及顺序,仅仅是用于名称的区分。
如图1所示,本实用新型的一个实施例公开了一种具有分形结构的排气管天线10,包括:反射板100,反射板100与近地端相对的一端设有第一端盖111,反射板100还包括相对设置的第一侧和第二侧,第一侧上设有第一边墙121,第二侧上设有第二边墙122,第一边墙121及第二边墙122上均设有与天线振子200一一对应设置的第一分形结构130;和/或第一端盖111上设有与天线振子200对应设置的第二分形结构140。
上述实施例的具有分形结构的排气管天线10使用时,单独利用反射板100两侧的第一边墙121与第二边墙122上的第一分形结构130或单独利用反射板100上端的第一端盖111上的第二分形结构140或同时利用第一边墙121与第二边墙122上的第一分形结构130以及第一端盖111上的第二分形结构140,能够改变天线振子200周边反射板100上的传导电流分布,从而能够优化调整回波损耗和插入损耗的谐振频率特性,进而能够显著改善整机的驻波比和隔离度,且结构简单,不会增加成本。
本实用新型实施例的第一分形结构130和第二分形结构140,可以是分形槽结构,也可以是分形孔结构,只需满足能够改善整机的驻波比和隔离度即可。本实用新型实施例的第一端盖111,可以是法兰结构、也可以是盖体,只需满足能够对排气管天线10的上端进行封闭即可。
如图2、图4及图6所示,在一个实施例中,第一边墙121及第二边墙122上均设有与天线振子200一一对应设置的第一分形结构130,第一分形结构130设置为分形凹槽131。利用分形凹槽131对天线振子200周边反射板100上的传导电流分布进行调整,从而对整机的驻波比和隔离度进行改善;相比传统的添加调试件,分形凹槽131的结构简单,便于加工,降低了加工难度,减少了生产成本。
如图3、图5及图7所示,在上述任一实施例的基础上,第一边墙121和第二边墙122相对反射板100的高度为H,且H介于天线工作波长的0.12倍到0.18倍之间。通过调整第一边墙121和第二边墙122相对反射板100的高度,方便后续第一分形结构130的设置,能够有效调整天线的谐振频率(即工作频率)的位置。
如图3所示,进一步地,分形凹槽131的宽度为B1,且B1介于天线工作波长的0.2倍到0.3倍之间,分形凹槽131的深度为D1,且D1为H的2/3。结合Hilbert分形(希尔伯特分形)和Koch分形(科赫分形)结构的特点,对第一边墙121和第二边墙122进行一阶分形开槽,相比传统的结构,能够初步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
如图5所示,更进一步地,分形凹槽131包括第一底壁和相对设置的第一侧壁和第二侧壁,第一底壁上设有第一凸起1311,第一凸起1311的宽度为B2,且B2为B1的1/3,第一凸起1311的高度为H1,且H1为H的1/3,第一侧壁及第二侧壁上均设有第一凹槽1312,第一凹槽1312的宽度为B3,且B3为H1的1/3,第一凹槽1312的深度为D2,且D2为B1的1/3。结合Hilbert分形和Koch分形结构的特点,对第一边墙121和第二边墙122进行周期性的二阶分形开槽,进一步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
如图7所示,再进一步地,第一凸起1311包括第三侧壁和相对设置的第四侧壁和第五侧壁,第三侧壁上设有第二凸起1313,第二凸起1313的宽度为B4,且B4为B2的1/3,第二凸起1313的高度为H2,且H2为H1的1/3,第四侧壁和第五侧壁上均设有第三凸起1314,第三凸起1314的宽度为B5,且B5为H1的1/3,第三凸起1314的高度为H3,且H3为B2的1/3;第一凹槽1312包括第二底壁和相对设置的第六侧壁和第七侧壁,第二底壁上设有第二凹槽1315,第二凹槽1315的宽度为B6,且B6为B3的1/3,第二凹槽1315的深度为D3,且D3为D2的1/3,第六侧壁及第七侧壁上均设有第三凹槽1316,第三凹槽1316的宽度为B7,且B7为D2的1/3,第三凹槽1316的深度为D4,且D4为B3的1/3。结合Hilbert分形和Koch分形结构的特点,对第一边墙121和第二边墙122进行周期性的三阶分形开槽,更进一步对整机的驻波比和隔离度进行优化;依据分形理论,周期性的分形结构自相似性决定了电流分布的自相似性,从而可以提高排气管天线10的阻抗带宽;随着分形维数的增加,曲线的总长度不断增加,从而使得排气管天线10具有宽频特性,进而能够更好的对调整回波损耗和插入损耗的谐振频率特性进行优化,进一步地改善了整机的驻波比和隔离度;同时,保证第一边墙121和第二边墙122的稳定性,满足相关性能指标的要求。
如图1所示,在上述任一实施例的基础上,第一端盖111上设有与天线振子200对应设置的第二分形结构140,第二分形结构140设置为分形通孔。利用分形通孔对天线振子200周边反射板100上的传导电流分布进行调整,从而对整机的驻波比和隔离度进行改善;相比传统的添加调试件,分形凹槽131的结构简单,便于加工,降低了加工难度,减少了生产成本。
需要进行说的是,本实用新型实施例的分形通孔可以为圆孔、方孔或多边形孔等形状,只需满足能够改善整机的驻波比和隔离度即可。
如图8所示,具体到本实施例中,分形通孔设置为正方形孔141,正方形孔141的边长为a1,且a1介于天线工作波长的0.2倍到0.3倍之间。正方形孔141的加工方式简单,能够进一步节省加工成本;结合Hilbert分形和Koch分形结构的特点,对第一端盖111进行一阶分形开槽,相比传统的结构,能够初步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
如图11、图12、图13及图14所示,在一个实施例中,结合Hilbert分形和Koch分形结构的特点,对第一边墙121和第二边墙122进行一阶分形开槽,同时,对第一端盖111进行一阶分形开槽;如此,相比传统的第一边墙121、第二边墙122和第一端盖111上均不分形开槽的情况(驻波比最差值约1.55,隔离度约18dB),同时一阶分形开槽后,驻波比能够优化至1.45,隔离度能够优化至-23dB。
如图9所示,进一步地,正方形孔141包括四个第八侧壁,四个第八侧壁上均设有第四凹槽1411,第四凹槽1411的边长为a2,且a2为a1的1/3。结合Hilbert分形和Koch分形结构的特点,对第一端盖111进行周期性的二阶分形开槽,进一步对整机的驻波比和隔离度进行优化。
如图11、图12、图15及图16所示,在一个实施例中,结合Hilbert分形和Koch分形结构的特点,对第一边墙121和第二边墙122进行二阶分形开槽,同时,对第一端盖111进行二阶分形开槽;如此,相比传统的第一边墙121、第二边墙122和第一端盖111上均不分形开槽的情况(驻波比最差值约1.55,隔离度约18dB),同时二阶分形开槽后,驻波比能够优化至1.4,隔离度能够优化至-24dB。
如图10所示,更进一步地,第四凹槽1411包括三个第九侧壁,三个第九侧壁上均设有第五凹槽1412,第五凹槽1412的边长为a3,且a3为a2的1/3。结合Hilbert分形和Koch分形结构的特点,对第一端盖111进行周期性的三阶分形开槽,更进一步对整机的驻波比和隔离度进行优化;依据分形理论,周期性的分形结构自相似性决定了电流分布的自相似性,从而可以提高排气管天线10的阻抗带宽;随着分形维数的增加,曲线的总长度不断增加,从而使得排气管天线10具有宽频特性,进而能够更好的对调整回波损耗和插入损耗的谐振频率特性进行优化,进一步地改善了整机的驻波比和隔离度;同时,保证第一端盖111的稳定性,满足相关性能指标的要求。
如图11、图12、图17及图18所示,在一个实施例中,结合Hilbert分形和Koch分形结构的特点,对第一边墙121和第二边墙122进行三阶分形开槽,同时,对第一端盖111进行三阶分形开槽;如此,相比传统的第一边墙121、第二边墙122和第一端盖111上均不分形开槽的情况(驻波比最差值约1.55,隔离度约18dB),同时二阶分形开槽后,驻波比能够优化至1.4,隔离度能够优化至-24.8dB。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的约束。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有分形结构的排气管天线,其特征在于,包括:反射板,所述反射板与近地端相对的一端设有第一端盖,所述反射板还包括相对设置的第一侧和第二侧,所述第一侧上设有第一边墙,所述第二侧上设有第二边墙,所述第一边墙及所述第二边墙上均设有与天线振子一一对应设置的第一分形结构;和/或所述第一端盖上设有与天线振子对应设置的第二分形结构。
2.根据权利要求1所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述第一边墙及所述第二边墙上均设有与天线振子一一对应设置的第一分形结构,所述第一分形结构设置为分形凹槽。
3.根据权利要求2所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述第一边墙和所述第二边墙相对所述反射板的高度为H,且H介于天线工作波长的0.12倍到0.18倍之间。
4.根据权利要求3所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述分形凹槽的宽度为B1,且B1介于天线工作波长的0.2倍到0.3倍之间,所述分形凹槽的深度为D1,且D1为H的2/3。
5.根据权利要求4所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述分形凹槽包括第一底壁和相对设置的第一侧壁和第二侧壁,所述第一底壁上设有第一凸起,所述第一凸起的宽度为B2,且B2为B1的1/3,所述第一凸起的高度为H1,且H1为H的1/3,所述第一侧壁及所述第二侧壁上均设有第一凹槽,所述第一凹槽的宽度为B3,且B3为H1的1/3,所述第一凹槽的深度为D2,且D2为B1的1/3。
6.根据权利要求5所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述第一凸起包括第三侧壁和相对设置的第四侧壁和第五侧壁,所述第三侧壁上设有第二凸起,所述第二凸起的宽度为B4,且B4为B2的1/3,所述第二凸起的高度为H2,且H2为H1的1/3,所述第四侧壁和所述第五侧壁上均设有第三凸起,所述第三凸起的宽度为B5,且B5为H1的1/3,所述第三凸起的高度为H3,且H3为B2的1/3;所述第一凹槽包括第二底壁和相对设置的第六侧壁和第七侧壁,所述第二底壁上设有第二凹槽,所述第二凹槽的宽度为B6,且B6为B3的1/3,所述第二凹槽的深度为D3,且D3为D2的1/3,所述第六侧壁及所述第七侧壁上均设有第三凹槽,所述第三凹槽的宽度为B7,且B7为D2的1/3,所述第三凹槽的深度为D4,且D4为B3的1/3。
7.根据权利要求1至6任一项所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述第一端盖上设有与天线振子对应设置的第二分形结构,所述第二分形结构设置为分形通孔。
8.根据权利要求7所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述分形通孔设置为正方形孔,所述正方形孔的边长为a1,且a1介于天线工作波长的0.2倍到0.3倍之间。
9.根据权利要求8所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述正方形孔包括四个第八侧壁,四个所述第八侧壁上均设有第四凹槽,所述第四凹槽的边长为a2,且a2为a1的1/3。
10.根据权利要求9所述的具有分形结构的排气管天线,其特征在于,所述第四凹槽包括三个第九侧壁,三个所述第九侧壁上均设有第五凹槽,所述第五凹槽的边长为a3,且a3为a2的1/3。
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