十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种十字‑康托尔复合分形缝隙超宽频带天线及其制备方法，包括三层薄膜基质，第一层薄膜基质正面贴覆有感应辐射贴片，第二层薄膜基质正面贴覆有馈电辐射贴片，第三层薄膜基质正面也贴覆有感应辐射贴片，第三层薄膜基质背面贴覆有钛酸钡薄片，钛酸钡薄片背面贴覆有坡莫合金镀层，感应辐射贴片和馈电辐射贴片均为十字‑康托尔复合分形缝隙结构，所述十字‑康托尔复合分形缝隙结构整体上是十字分形缝隙结构，十字分形缝隙结构内部是康托尔分形缝隙结构。该超宽频带天线尺寸较小，厚度较薄，辐射性能好，工作稳定可靠，性能冗余大，有较强的抗干扰能力，具有超宽频带工作能力。

【技术实现步骤摘要】
十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线及制备方法
本专利技术涉及一种十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线及其制备方法。
技术介绍
无线通信技术在21世纪得到了飞速的发展，多种无线通信系统在各个领域得到了广泛的应用。移动通信系统、射频识别系统、超宽带通信系统、移动数字电视系统是目前应用最为广泛、与人们工作和生活息息相关的四种无线通信系统，它们都工作于微波频段，工作原理、通信协议和对终端设备的要求相似，有很大的整合潜力。多网合一、多系统整合是21世纪无线通信技术发展的重要趋势。如果能够将移动通信系统、射频识别系统、超宽带通信系统、移动数字电视系统整合在一起，设计出同时工作于这四种系统的终端设备，就可以实现微波频段无线通信的多网合一。多网合一终端设备需要实现多频段兼容，我国目前使用的第二代移动通信频段为GSM制式0.905～0.915GHz、0.950～0.960GHz、1.710～1.785GHz、1.805～1.880GHz频段；第三代移动通信频段为TD-SCDMA制式1.880～1.920GHz、2.010～2.025GHz、2.300～2.400GHz频段和WCDMA制式1.920～1.980GHz、2.110～2.170GHz频段；第四代移动通信频段为TD-LTE制式2.570～2.620GHz频段。即将投入使用的第五代移动通信有三个候选频段，分别为：3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz、4.800～4.990GHz。射频识别系统有三个主要的工作频段：0.902～0.928GHz、2.400～2.4835GHz、5.725～5.875GHz。超宽带系统的工作频段为3.100～10.600GHz。移动数字电视系统工作频段为11.700～12.200GHz。宽频带回形偶极子天线（专利号：201520420110.3），是与本专利申请技术最接近的现有技术，该项专利的天线只能覆盖第三代、第四代移动通信的部分通信频段。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种工作稳定可靠，辐射性能好，具有超宽频带工作能力的十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线及其制备方法。本专利技术采用以下方案实现：一种十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线，包括三层薄膜基质，第一层薄膜基质正面贴覆有感应辐射贴片，第二层薄膜基质正面贴覆有馈电辐射贴片，第三层薄膜基质正面也贴覆有感应辐射贴片，第三层薄膜基质背面贴覆有钛酸钡薄片，钛酸钡薄片背面贴覆有坡莫合金镀层，感应辐射贴片和馈电辐射贴片均为十字-康托尔复合分形缝隙结构，所述十字-康托尔复合分形缝隙结构整体上是十字分形缝隙结构，十字分形缝隙结构内部是康托尔分形缝隙结构。进一步的，所述感应辐射贴片和馈电辐射贴片均在尺寸为10mm±0.1mm×10mm±0.1mm的矩形区域进行十字-康托尔复合分形缝隙结构迭代而得到。进一步的，所述感应辐射贴片和馈电辐射贴片均使用至少2阶的十字-康托尔复合分形缝隙结构。进一步的，所述馈电辐射贴片的底部边沿中心处设有天线馈电点。进一步的，所述三层薄膜基质均为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质，其形状呈矩形，尺寸是10mm±0.1mm×10mm±0.1mm，厚度为0.2mm±0.02mm，相对介电常数为8±0.5。进一步的，所述钛酸钡薄片呈矩形，尺寸是10mm±0.1mm×10mm±0.1mm，厚度为0.3mm±0.1mm，相对介电常数为100±5。进一步的，所述坡莫合金镀层的尺寸与钛酸钡薄片的尺寸相同，坡莫合金镀层中的坡莫合金是由78%的镍，21%的铁，1%的铌、钽、钛、铝组成。进一步的，所述感应辐射贴片和馈电辐射贴片由石墨烯导电墨水印制而成。一种如上所述十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线的制备方法，包括以下步骤：（1）制备十字-康托尔复合分形缝隙结构的感应辐射贴片和馈电辐射贴片，馈电辐射贴片的底部边沿中心处设置天线馈电点；（2）将三层薄膜基质叠装在一起，第一层薄膜基质正面贴覆有感应辐射贴片，第二层薄膜基质正面贴覆有馈电辐射贴片，第三层薄膜基质正面也贴覆有感应辐射贴片；（3）在第三层薄膜基质背面贴覆上钛酸钡薄片，然后钛酸钡薄片背面贴覆有坡莫合金镀层。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线尺寸较小，厚度较薄，辐射性能好，工作稳定可靠，性能冗余大，有较强的抗干扰能力，具有超宽频带工作能力，可以完全覆盖第二代至第五代移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施超宽频带天线截面结构图；图2是本专利技术实施例2阶辐射贴片结构示意图；图3是本专利技术实施例十字-康托尔复合分形缝隙结构迭代过程示意图；图4是本专利技术超宽频带天的回波损耗(S11)性能图。具体实施方式如图1~4所示，一种十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线，包括三层薄膜基质，第一层薄膜基质正面贴覆有感应辐射贴片，第二层薄膜基质正面贴覆有馈电辐射贴片，第三层薄膜基质正面也贴覆有感应辐射贴片，第三层薄膜基质背面贴覆有钛酸钡薄片，钛酸钡薄片背面贴覆有坡莫合金镀层，感应辐射贴片和馈电辐射贴片均为十字-康托尔复合分形缝隙结构，所述十字-康托尔复合分形缝隙结构整体上是十字分形缝隙结构，十字分形缝隙结构内部是康托尔分形缝隙结构。该款天线使用十字-康托尔复合分形缝隙结构由两种分形缝隙结构融合而成的十字-康托尔复合分形缝隙结构作为天线的辐射贴片，利用复合分形缝隙结构良好的自相似性保证天线能够在很宽的频率范围内稳定地工作；馈电辐射贴片上方和下方的两块感应辐射贴片形成三维空间中的镜像补偿结构，进一步增强了天线整体的辐射能力。十字-康托尔复合分形缝隙结构由两种分形缝隙结构融合而成，是一种全新的分形迭代方式，能够将两种分形结构的优点集于一身，具有极好的自相似性。在天线设计中使用十字-康托尔复合分形缝隙结构，可以在不改变天线辐射贴片整体形状和尺寸的情况下，利用复合分形缝隙结构良好的自相似性使天线辐射贴片具有均匀的电流分布，保证天线能够在很宽的频率范围内稳定地工作，尺寸较小，厚度较薄，辐射性能好，工作稳定可靠，性能冗余大，有较强的抗干扰能力，具有超宽频带工作能力，可以完全覆盖第二代至第五代移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段，是一款微波频段多网合一终端设备天线。镜像补偿结构是一种利用感应辐射原理，提高天线辐射性能的改进结构。镜像补偿结构是一种“万能”的感应辐射型天线辐射性能改进结构。镜像补偿结构尺寸结构与天线的馈电辐射结构完全一致。如果天线附近存在金属导体，金属导体因受天线产生的电磁场的作用要激起电流，这种感应电流也会在空间激发电磁场，可以称其为二次场。空间任一点的场都是天线直接激发的场与二次场的叠加。只要合理调节天线馈电辐射结构与镜像补偿结构的距离，就可使二者的电流有相同或相近的相位。这时，空间任一点的场都是天线馈电辐射结构直接激发的场与镜像补偿结构激发的二次场的同相叠加，天线的辐射性能将得到较大的提高。在馈电辐射贴片上方和下方添加两块感应辐射贴片，可以看作是在三维空间中使用了镜像补偿结构，它们可以进一步增强天线整体的辐射能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种十字‑康托尔复合分形缝隙超宽频带天线，其特征在于：包括三层薄膜基质，第一层薄膜基质正面贴覆有感应辐射贴片，第二层薄膜基质正面贴覆有馈电辐射贴片，第三层薄膜基质正面也贴覆有感应辐射贴片，第三层薄膜基质背面贴覆有钛酸钡薄片，钛酸钡薄片背面贴覆有坡莫合金镀层，感应辐射贴片和馈电辐射贴片均为十字‑康托尔复合分形缝隙结构，所述十字‑康托尔复合分形缝隙结构整体上是十字分形缝隙结构，十字分形缝隙结构内部是康托尔分形缝隙结构。

【技术特征摘要】
1.一种十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线，其特征在于：包括三层薄膜基质，第一层薄膜基质正面贴覆有感应辐射贴片，第二层薄膜基质正面贴覆有馈电辐射贴片，第三层薄膜基质正面也贴覆有感应辐射贴片，第三层薄膜基质背面贴覆有钛酸钡薄片，钛酸钡薄片背面贴覆有坡莫合金镀层，感应辐射贴片和馈电辐射贴片均为十字-康托尔复合分形缝隙结构，所述十字-康托尔复合分形缝隙结构整体上是十字分形缝隙结构，十字分形缝隙结构内部是康托尔分形缝隙结构。2.根据权利要求1所述的十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线，其特征在于：所述感应辐射贴片和馈电辐射贴片均在尺寸为10mm±0.1mm×10mm±0.1mm的矩形区域进行十字-康托尔复合分形缝隙结构迭代而得到。3.根据权利要求2所述的十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线，其特征在于：所述感应辐射贴片和馈电辐射贴片均使用至少2阶的十字-康托尔复合分形缝隙结构。4.根据权利要求1所述的十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线，其特征在于：所述馈电辐射贴片的底部边沿中心处设有天线馈电点。5.根据权利要求1、2、3或4所述的十字-康托尔复合分形缝隙超宽频带天线，其特征在于：所述三层薄膜基质均为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质，其形状呈矩形，尺寸是10mm±0.1m...

【专利技术属性】
技术研发人员：林斌，夏靖波，张晓燕，赵铭，
申请(专利权)人：厦门大学嘉庚学院，
类型：发明
国别省市：福建,35