基于分形折线雪花结构的复合分形天线制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于分形折线雪花结构的复合分形天线，它包括基板、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；天线接地板由金属材料构成；辐射贴片为谢尔宾斯基‑π型分形四边形雪花复合分形结构。本实用新型专利技术的目的在于提供一种能够完全覆盖第四代移动通信TD‑LTE标准通信频段的复合分形天线，具有体积小、低厚度、低回波损耗、带宽宽的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于分形折线雪花结构的复合分形天线
本技术属于无线通信领域，具体涉及一种基于分形折线雪花结构的复合分形天线。
技术介绍
第三代移动通信技术的使用为我国的社会经济做出了巨大贡献。但在近几年来，随着人们通信需求的不断增大，移动通信技术也随之发生改变。第四代移动通信TD-LTE标准制式就是在这样的背景下应运而生的。TD-LTE是由第三代移动通信TD-SCDMA发展而来的，我国拥有其自主知识产权和其相关专利，近年来随着4G移动在国际上的普及，TD-LTE制式已经成为第四代移动通信国际主流技术标准之一。TD-LTE的通信速率和频谱效率都较高，其理论下载速率能够超过100Mbps，理想网络速率是第三代移动通信的几十倍，是继TD-SCDMA技术之后的巨大成果，标志着我国信息通信产业在国际上已经拥有一席之地。天线作为无线通信中不可或缺的部分，是连接收发端的桥梁，对通信设备的通信质量有着决定性作用。在天线研究领域中，天线小型化一直都是研究的重点。在设计天线时，不仅要考虑其辐射性能和工作带宽是否符合需求，天线的体积大小也至关重要。如果将分形结构拥有的两大特性运用到设计之中，天线的尺寸得以缩减，带宽也将展宽。而众多分形都有不同的优点，从有机结合这些优点的角度上来看，采用复合分形结构无疑是绝佳之选。所谓分形天线，是指几何属性上有分形特征的天线。通常在设计天线的时候，为了能够更好地减小天线大小和增加其带宽，就要合理利用分形结构的自相似性和空间填充性两大特性。以微波陶瓷基板为材料制作的天线剖面低、体积小、重量轻，在高频段介质损耗低，在宽频带具有稳定的物理和化学特性，抗干扰能力强。专利
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种针对能够完全覆盖第四代移动通信TD-LTE制式的基于分形折线雪花结构的复合分形天线。为了解决以上技术问题，本技术采用的具体技术方案如下：一种基于分形折线雪花结构的复合分形天线，它包括基板、天线接地板和辐射贴片；所述天线接地板和辐射贴片分别贴合在基板的两面；所述天线接地板由金属材料构成；所述辐射贴片为谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构。进一步的，所述谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构使用谢尔宾斯基分形结构作为基本结构，将谢尔宾斯基分形结构内部的小正方形金属区域用π型分形四边形雪花结构替代。进一步的，所述谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构使用至少3阶的谢尔宾斯基分形结构。进一步的，所述π形分形四边形雪花结构的四条边都为π型分形折线。进一步的，所述基板背面天线接地板上使用光子晶体结构，有三行两列共六个光子晶体，每个光子晶体尺寸为6mm0.1mm×6mm0.1mm，第一行光子晶体距离基板上边沿3mm0.1mm，第三行光子晶体距离基板下边沿3mm0.1mm，每行光子晶体间距3mm0.1mm，第一列光子晶体距离基板左边沿7mm0.1mm，第二列光子晶体距离基板右边沿7mm0.1mm，两列光子晶体间距4mm0.1mm。进一步的，所述谢尔宾斯基分形结构正中心的最大辐射贴片下侧边沿中心设有天线馈电点。进一步的，所述基板为微波陶瓷基板，其相对介电常数为25-30。进一步的，所述基板的形状为矩形，尺寸是30mm1mm×30mm1mm，厚度为3mm0.1mm。进一步的，所述辐射贴片总尺寸是30mm1mm×30mm1mm。进一步的，所述天线接地板和辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。与现有技术相比，本技术的有益效果是：采用复合分形结构，有机的结合了π形分形四边形雪花结构和3阶谢尔宾斯基分形结构。宏观上看，是一款3阶谢尔宾斯基分形天线，微观上看，天线上的每个金属贴片都是π形分形四边形雪花结构，实现了两种分形的有机结合。同时在选择天线基板材料时选用了微波陶瓷基板作为材料，在天线的背面使用光子晶体结构来改善天线的性能。达到了成本低、体积小、工作带宽足够大等特点，使天线形状更小，剖面更低、覆盖频段更大，同时能够完美覆盖第四代移动通信的TD-LTE制式。附图说明图1为0阶谢尔宾斯基分形结构；图2为1阶谢尔宾斯基分形结构；图3为2阶谢尔宾斯基分形结构；图4为3阶谢尔宾斯基分形结构；图5为π型分形折线结构示意图；图6为4边由π型分形折线围成的分形折线雪花结构示意图；图7为基于分形折线雪花结构的复合分形天线正面结构示意图；图8为基于分形折线雪花结构的复合分形天线背面结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图和实施例对本
技术实现思路
进行详细说明：一种基于分形折线雪花结构的复合分形天线，它包括基板、天线接地板和辐射贴片；所述天线接地板和辐射贴片分别贴合在基板的两面；所述天线接地板由金属材料构成；所述辐射贴片为谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构。所述谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构使用谢尔宾斯基分形结构作为基本结构，将谢尔宾斯基分形结构内部的小正方形金属区域用π型分形四边形雪花结构替代。所述谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构使用至少3阶的谢尔宾斯基分形结构。谢尔宾斯基分形结构的迭代过程如图1-4所示，它的迭代方式与谢尔宾斯基三角形的方式类似，其初始单元为空白的基板，按行列平均分成九个等分的正方形区域，再将居中的方形区域附上金属贴片，剩下不规则区域留空，从而得到一阶谢尔宾斯基分形结构。接着，再把余下的几个正方形区域也都按照之前的方法划分成九等分，再把等分好的几个区域居中正方形区域附上金属贴片，就能得到二阶谢尔宾斯基分形结构。按照这种方法继续迭代，可得到高阶谢尔宾斯基分形结构。π形分形折线雪花结构如图5、6所示，它首先由4条图5所示的1阶的π型分形折线围成实心四边雪花结构。为了加强天线的辐射性能，对谢尔宾斯基分形结构的初始单元进行改进，将其初始单元替换为π型分形四边形雪花结构，迭代后原来谢尔宾斯基分形结构中不同大小的方形金属贴片就变为不同大小的π型分形四边形雪花金属贴片。π型分形四边形雪花结构的四条边都为π型分形折线，其结构如图6所示。替换完成后，谢尔宾斯基分形结构就变为谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构，能够将两种分形结构的优点结合在一起，解决传统天线带宽较为狭窄的缺点。所述π形分形四边形雪花结构的四条边都为π型分形折线。所述基板背面天线接地板上使用光子晶体结构，有三行两列共六个光子晶体，，每个光子晶体尺寸为6mm0.1mm×6mm0.1mm，第一行光子晶体距离基板上边沿3mm0.1mm，第三行光子晶体距离基板下边沿3mm0.1mm，每行光子晶体间距3mm0.1mm，第一列光子晶体距离基板左边沿7mm0.1mm，第二列光子晶体距离基板右边沿7mm0.1mm，两列光子晶体间距4mm0.1mm。所述谢尔宾斯基分形结构正中心的最大辐射贴片下侧边沿中心设有天线馈电点。所述基板为微波陶瓷基板，其相对介电常数为25-30。所述基板的形状为矩形，尺寸是30mm1mm×30mm1mm，厚度为3mm0.1mm。所述辐射贴片总尺寸是30mm1mm×30mm1mm。所述天线接地板和辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。下面给出本技术的一具体实施例：本实施例基于分形折线雪花结构的复合分形天线设有基板、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；天线接地板由金属材料构成；基板正面辐射贴片结构如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分形折线雪花结构的复合分形天线，其特征在于：它包括基板、天线接地板和辐射贴片；所述天线接地板和辐射贴片分别贴合在基板的两面；所述天线接地板由金属材料构成；所述辐射贴片为谢尔宾斯基‑π型分形四边形雪花复合分形结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于分形折线雪花结构的复合分形天线，其特征在于：它包括基板、天线接地板和辐射贴片；所述天线接地板和辐射贴片分别贴合在基板的两面；所述天线接地板由金属材料构成；所述辐射贴片为谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构。2.根据权利要求1所述的基于分形折线雪花结构的复合分形天线，其特征在于：所述谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构使用谢尔宾斯基分形结构作为基本结构，将谢尔宾斯基分形结构内部的小正方形金属区域用π型分形四边形雪花结构替代。3.根据权利要求2所述的基于分形折线雪花结构的复合分形天线，其特征在于：所述谢尔宾斯基-π型分形四边形雪花复合分形结构使用至少3阶的谢尔宾斯基分形结构。4.根据权利要求2所述的基于分形折线雪花结构的复合分形天线，其特征在于：所述π型分形四边形雪花结构的四条边都为π型分形折线。5.根据权利要求2所述的基于分形折线雪花结构的复合分形天线，其特征在于：所述基板背面天线接地板上使用光子晶体结构，有三行两列共六个光子晶体，每个光子晶体尺寸为6mm0.1mm×6mm0.1mm，第一行光...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴祥容，林斌，
申请(专利权)人：厦门大学嘉庚学院，
类型：新型
国别省市：福建,35