本发明专利技术涉及一种树形生长式阵列超宽频带天线，包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的树形生长式阵列辐射贴片，所述树形生长式阵列辐射贴片是由56个感应多折线天线按照树形生长式阵列结构排列组成的天线阵列。本发明专利技术能够用一个回波损耗波动较小的单一工作频带，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，尺寸小，辐射强度高，性能冗余充足。
A tree shaped array ultra wide band antenna
【技术实现步骤摘要】
一种树形生长式阵列超宽频带天线
本专利技术涉及通信系统天线设计领域，特别是一种树形生长式阵列超宽频带天线。
技术介绍
无线通信网络的融合复用和无线通信终端设备的多功能兼容，是目前无线通信技术发展中亟待解决的问题。随着5G技术逐渐成熟并投入商业化运营，无线通信领域最重要的分支——移动通信领域将出现第二代、第三代、第四代、第五代移动通信技术长期并存、共同发展的局面。移动通信系统工作于微波频段，与其工作频段接近的射频识别系统、超宽带通信系统、移动数字电视系统近年来也得到了飞速发展。要实现微波频段的无线通信多网合一和多频段兼容，就必须实现对第二代至第五代移动通信系统、射频识别系统、超宽带通信系统、移动数字电视系统的整合。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。整合完成后的微波频段多网合一系统天线需要用一个回波损耗波动较小的单一工作频带，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，并满足尺寸小，辐射强度高，性能冗余充足等要求。然而现有技术中却没有出现能够胜任上述要求的天线。感应多折线天线是一种利用感应辐射和叠加原理实现超宽频段工作的天线，它由最外侧的1组馈电垂直折线和内侧3组长度逐渐减小的感应垂直折线组成，内侧的感应垂直折线会吸收外侧馈电垂直折线的部分辐射能量，产生感应辐射。4组垂直折线的长度不同，工作频段不同。树形生长式阵列结构的初始结构是8行4列共32个阵元天线组成的矩形阵列，将初始结构作为“树干”，在“树干”的顶端生长出2个“树枝”，每个“树枝”是4行2列共8个阵元天线组成的矩形阵列，可以得到1阶树形生长式阵列结构。在1阶树形生长式阵列结构的每个“树枝”顶端生长出2个“小树枝”，每个“小树枝”是2行1列共2个阵元天线组成的矩形阵列，可以得到2阶树形生长式阵列结构。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种树形生长式阵列超宽频带天线，能够用一个回波损耗波动较小的单一工作频带，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，尺寸小，辐射强度高，性能冗余充足。本专利技术采用以下方案实现：一种树形生长式阵列超宽频带天线，包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的树形生长式阵列辐射贴片，所述树形生长式阵列辐射贴片是由56个感应多折线天线按照树形生长式阵列结构排列组成的天线阵列。本专利技术利用多组工作频段不同的馈电垂直折线和感应垂直折线的辐射叠加，保证阵元天线具有超宽频段工作能力和较强兼容性；使用迭代生成、具有自相似性的树形生长式阵列结构作为基本阵列排布结构，保证天线阵列兼具高辐射强度和超宽工作频带。进一步地，所述天线接地板为全导电结构。进一步地，所述感应多折线天线的尺寸为2.0mm±0.1mm×2.0mm±0.1mm。进一步地，每个感应多折线天线由4组垂直折线组成，线宽为0.2mm±0.01mm，4组垂直折线的横向线段长度分别为0.6mm±0.01mm、1.0mm±0.01mm、1.4mm±0.01mm、1.8mm±0.01mm，4组垂直折线的纵向线段长度分别为0.6mm±0.01mm、1.0mm±0.01mm、1.4mm±0.01mm、1.8mm±0.01mm。进一步地，每个感应多折线天线的最外侧的垂直折线的横向线段与纵向线段交汇处设有天线馈电点。进一步地，所述树形生长式阵列辐射贴片使用树形生长式阵列结构作为基本阵列排布结构，在树形生长式阵列结构的每个大小为2.0mm±0.1mm×2.0mm±0.1mm的阵元天线区域中心，放置一个感应多折线天线。进一步地，所述树形生长式阵列结构是2阶树形生长式阵列结构，是在一个由10行12列共120个方形区域组成的矩形区域中，在第1行的第1列、第12列，第2行的第1列、第12列，第3行的第1列、第2列、第3列、第4列、第5列、第6列、第7列、第8列、第9列、第10列、第11列、第12列，第4行的第1列、第2列、第3列、第4列、第5列、第6列、第7列、第8列、第9列、第10列、第11列、第12列，第5行的第1列、第5列、第6列、第7列、第8列、第12列，第6行的第1列、第5列、第6列、第7列、第8列、第12列，第7行的第5列、第6列、第7列、第8列，第8行的第5列、第6列、第7列、第8列，第9行的第5列、第6列、第7列、第8列，第10行的第5列、第6列、第7列、第8列，共56个方形区域放置阵元天线。进一步地，所述基板为低损耗环氧树脂玻璃布基板，其相对介电常数为7.0-8.0。进一步地，所述基板的形状为矩形，尺寸是28mm±0.1mm×28mm±0.1mm，厚度为1mm±0.1mm。进一步地，所述辐射贴片和天线接地板的材质为铜、银、金或铝。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：本专利技术的天线具有优异的超宽频带工作能力，实现了宽达16.708GHz的单一工作频段稳定覆盖，且在工作频段内回波损耗波动较小，能够同时兼容第二代至第五代移动通信所有制式所有工作频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段；该款天线在小型化设计方面优势明显，作为拥有56个阵元天线的大规模阵列天线，尺寸仅为28mm×28mm×1mm，可以作为小型化终端设备天线使用；该款天线回波损耗最小值低达-46.31dB，带宽倍频程达到28.66，在各个工作频段辐射性能均匀稳定，拥有充足的性能冗余，能够保证微波频段多网合一无线通信信号有较好的传输效果。附图说明图1为本专利技术实施例的感应多折线天线结构示意图。图2为本专利技术实施例的树形生长式阵列结构的迭代规律示意图。其中（a）为0阶，（b）为1阶，（c）为2阶。图3为本专利技术实施例的天线结构示意图。图4为本专利技术实施例的天线的回波损耗性能图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种树形生长式阵列超宽频带天线，其特征在于，包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的树形生长式阵列辐射贴片，所述树形生长式阵列辐射贴片是由56个感应多折线天线按照树形生长式阵列结构排列组成的天线阵列。/n
【技术特征摘要】
1.一种树形生长式阵列超宽频带天线，其特征在于，包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的树形生长式阵列辐射贴片，所述树形生长式阵列辐射贴片是由56个感应多折线天线按照树形生长式阵列结构排列组成的天线阵列。
2.根据权利要求1所述的一种树形生长式阵列超宽频带天线，其特征在于，所述天线接地板为全导电结构。
3.根据权利要求1所述的一种树形生长式阵列超宽频带天线，其特征在于，所述感应多折线天线的尺寸为2.0mm±0.1mm×2.0mm±0.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种树形生长式阵列超宽频带天线，其特征在于，每个感应多折线天线由4组垂直折线组成，线宽为0.2mm±0.01mm，4组垂直折线的横向线段长度分别为0.6mm±0.01mm、1.0mm±0.01mm、1.4mm±0.01mm、1.8mm±0.01mm，4组垂直折线的纵向线段长度分别为0.6mm±0.01mm、1.0mm±0.01mm、1.4mm±0.01mm、1.8mm±0.01mm。
5.根据权利要求1所述的一种树形生长式阵列超宽频带天线，其特征在于，每个感应多折线天线的最外侧的垂直折线的横向线段与纵向线段交汇处设有天线馈电点。
6.根据权利要求1所述的一种树形生长式阵列超宽频带天线，其特征在于，所述树形生长式阵列辐射贴片使用树形生长式阵列结构作为基本阵列排布结构，在树形生长式阵列结构的每个大小为2.0mm±0.1mm×2.0mm±0.1m...
【专利技术属性】
技术研发人员：林斌，李振昌，潘依郎，陈林鹏，唐荻，颜逸朋，
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
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