一款分形超宽带天线制造技术

一款分形超宽带天线，属于无线通信技术领域。本发明专利技术的分形超宽带天线由介质板(3)，印制在介质板(3)一面上且直接连通的辐射单元2和馈电单元4，以及印制在介质板另一面上的接地单元(6)构成；其中：a.辐射单元(2)为经两次或两次以上迭代分形而形成的且为连通体的金属贴片，其上蚀刻有缝隙(1)；b.接地单元(6)为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽(5)。本发明专利技术的优点在于：1、具有超宽带、多频工作、方向性好、驻波比小，并且实现了良好阻抗匹配的优点。2、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、损耗低，满足平面设计的要求；3、制作成本低、精度高、可重复性好，适合于小型化设备使用，便于批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一款分形超宽带天线
：本专利技术涉及一款分形超宽带天线，属于无线通信

技术介绍
：超宽带(Ultra-wideband，UWB)技术是目前备受关注的一种新型短距离高速率无线通信技术。2002年，联邦通信委员会(FCC)发布了一个带宽标准为7.5GHz的超宽带无线通信频段，覆盖的频率范围为3.1GHz-10.6GHz，在工业和学术方面，超宽带无线电技术已经投入大量的研究工作。与其他传统的无线通信技术相比较，UWB的技术特点主要有传输速率高、通信距离短、平均发射功率低、隐蔽性好，不易被截获，保密性高、多径分辨率极高、适合于便携型应用等。传统的UWB技术使用基带传输，无需进行射频调制和解调，使得UWB设备功耗小，成本低，灵活性高，适合于便携型无线应用。天线应用分形技术是一种更有效拓展带宽和减小尺寸的方法，也是一种有效实现超宽带的方法。由于分形结构具有自相似的特性，分形天线表现出多频的特性，通过调节分形结构中的参数，将多频的各个谐振点相互拉近，进而实现天线的宽带特性。其次，由于分形结构具有空间填充特性，使得微带天线具有小型化的特性。分形结构扩展频带源于形成分形图形的空间填充性和自相似性。经过分形后，图形会包含一些细小的结构，这些结构产生了连续的谐振，形成了较宽的频带。增加迭代次数，进而达到超宽带的要求。因此，分形天线技术极大促进了超宽带天线技术的发展与应用。本专利技术的基于分形结构的超宽带天线，经文献检索，未见与本专利技术相同的公开报道。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，而提供一款分形超宽带天线。本专利技术的分形超宽带天线，由介质板(3)，印制在介质板一面上且直接连通的辐射单元(2)和馈电单元(4)，以及印制在介质板另一面上的接地单元(6)构成，其中：a.辐射单元(2)为经两次或两次以上迭代分形而形成的且为连通体的金属贴片，其上蚀刻有缝隙(1)；b.接地单元(6)为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽(5)。所述辐射单元2的分形方法为：a.将半径为R的圆分成六个角度为60°的扇形，首先对每一个扇形切除一个半径为R/2，角度为60°的小扇形，然后对剩余的六个相同结构分别进行图形扩充，扩充部分是以半径为R的60°扇形的弦为直径的半圆弧与剩余部分包围而成，从而形成了第一次迭代；b.对第一次迭代后的结构中的六个半圆结构分别进行三等分，按照第一次迭代的方式进行切除和扩充，切除部分是半径为R/4，角度为60°的扇形，扩充部分是以半径为R/2的60°扇形的弦为直径的半圆弧与剩余部分包围而成，从而形成了第二次迭代。以此类推，能得到三次及以上迭代次数的天线。本专利技术通过增加迭代次数来增加天线的谐振频率点，且增加了带宽。经二次迭代形成的辐射单元2，如图1所示。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1、具有超宽带、多频工作、方向性好、驻波比小，并且实现了良好阻抗匹配的优点。2、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、损耗低，满足平面设计的要求。3、制作成本低、精度高、可重复性好，适合于小型化设备使用，便于批量生产。附图说明：图1为本专利技术的正视图结构示意图。图2为本专利技术的后视图结构示意图。图3为本专利技术中天线回波损耗的仿真和测试结果。图4-a和图4-b分别为在2.5GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。图5-a和图5-b分别为在6.5GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。图6-a和图6-b分别为在9.75GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本专利技术的一款分形超宽带天线，由介质板3，印制在介质板一面上且直接连通的辐射单元2和馈电单元4，以及印制在介质板另一面上的接地单元6构成，其中：a.辐射单元2为经两次或两次以上迭代分形而形成的且为连通体的金属贴片，其上蚀刻缝隙1；b.接地单元6为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽5。所述辐射单元2的分形方法为：a.将半径为R的圆分成六个角度为60°的扇形，首先对每一个扇形切除一个半径为R/2，角度为60°的小扇形，然后对剩余的六个相同结构分别进行图形扩充，扩充部分是以半径为R的60°扇形的弦为直径的半圆弧与剩余部分包围而成，从而形成了第一次迭代；b.对第一次迭代后的结构中的六个半圆结构分别进行三等分，按照第一次迭代的方式进行切除和扩充，切除部分是半径为R/4，角度为60°的扇形，扩充部分是以半径为R/2的60°扇形的弦为直径的半圆弧与剩余部分包围而成，从而形成了第二次迭代。以此类推，能得到三次及以上迭代次数的天线。本专利技术通过增加迭代次数来增加天线的谐振频率点，且增加了带宽。这里仅给出经二次迭代的实施实例。经两次迭代形成的辐射单元2，如图1所示。该天线使用FR-4介质板，其相对介电常数为4.4，介质损耗角正切为0.02，采用渐变性的微带线进行馈电，初始的圆形辐射片的半径R为10mm。本专利技术的天线尺寸大小为40mm*30mm*1.6mm。本专利技术通过增加迭代次数来增加天线的频带的谐振频率点，不断增加带宽。本专利技术采用微带线进行馈电。仿真和测试的回波损耗如图3所示，在满足回波损耗小于-10dB的条件下，实现2.7GHz、4.8GHz、7.9GHz、9.4GHz的四个谐振频率，工作频带为2.2GHz-10.2GHz。不仅覆盖了超宽带频段中的3.1GHz-10.2GHz，而且还覆盖了TD-SCDMA中的2300MHz-2400MHz频段、WCDMA中的2130MHz-2135MHz频段、LTE中的2300MHz-2400MHz和2570MHz-2620MHz频段、WLAN(2400MHz-2485MHz，及5150MHz-5825MHz)多个通信工作频段，且能够实现良好的阻抗匹配。此外，本专利技术的天线具有紧凑型的结构，能够很容易的集成到UWB设备中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一款分形超宽带天线，其特征在于该分形超宽带天线由介质板(3)，印制在介质板一面上且直接连通的辐射单元(2)和馈电单元(4)，以及印制在介质板另一面上的接地单元(6)构成，其中：a.辐射单元(2)为经两次或两次以上迭代分形而形成的且为连通体的金属贴片，其上蚀刻缝隙(1)；b.接地单元(6)为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽(5)。

【技术特征摘要】
2014.07.04 CN 201410317242.31.一款分形超宽带天线，其特征在于该分形超宽带天线由介质板(3)，印制在介质板一面上且直接连通的辐射单元(2)和馈电单元(4)，以及印制在介质板另一面上的接地单元(6)构成，其中：a.辐射单元(2)为经两次或两次以上迭代分形而形成的且为连通体的金属贴片，其上蚀刻缝隙(1)；b.接地单元(6)为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽(5)；c.辐射单元(2)迭代分形的方法为：将半径为R的圆分成六个角度为60°的扇形，首先对每一个扇形切除一个半径为R/2，角...

【专利技术属性】
技术研发人员：申东娅，汪忠双，张秀普，王海明，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南;53