共面波导分形天线、移动终端天线系统和移动终端技术方案

本实用新型专利技术提供一种共面波导分形天线、移动终端天线系统和移动终端，涉及无线电通信中天线工程技术领域，包括介质基板、接地导体和辐射导体线；辐射导体线包括纵向基杆和m个n阶分叉部，其中，n≥0，m≥1，且m和n均为整数；n阶分叉部包括两根斜向杆和两根纵向延伸杆；两根斜向杆的底端相互并拢且顶端相互远离以组合形成“V”字形；一根纵向延伸杆的底端连接于一根斜向杆的顶端，另一纵向延伸杆的底端连接于另一斜向杆的顶端，且两根纵向延伸杆的长度不同,在n＝0的情况下，m＝1；在n≥1的情况下，m＝2

【技术实现步骤摘要】
共面波导分形天线、移动终端天线系统和移动终端


[0001]本技术涉及无线电通信中天线工程
，尤其是涉及一种共面波导分形天线、移动终端天线系统和移动终端。

技术介绍

[0002]多频带和小型化是目前移动终端天线的主要研究方向。共面波导单极子天线具有重量轻、体积小、成本低、制作精度高、易于加载、便于集成等优点，在各种小型化移动终端设备中得到了广泛应用；但普通的微带单极子天线频带非常窄，对于应用于多通信频段的小型化移动终端来说，很难实现多工作频段的覆盖。
[0003]分形几何是研究无限复杂而具有特定意义下的自相似图形和结构的几何学，自相似是局部的形态与整体形态的相似，分形具有两大特征：自相似性和空间填充性(即分数维)；分形天线是几何属性上具有分形特征的天线，是分形电动力学的众多应用之一。分形天线是分形理论和天线技术的融合，表现出与传统天线相比的许多优势，分形天线的研究和应用，在军事和民用方面都有着巨大的潜力，尤其在无线、卫星和移动通信系统中将会发挥巨大的作用，有着非常广阔的市场前景。
[0004]传统的天线要实现多频段工作通常需要采用多个辐射单元或电抗性负载贴片或多频介质谐振天线，这些都增加了天线的复杂性和制作的难度及成本。现代无线通信要求用低剖面、小尺寸、多频带(宽频带)、可集成的天线，分形天线能更好的满足这种要求。分形是通过迭代产生的分数维自相似结构，其整体与局部、局部与局部之间都具有自相似性，因此，分形是一种与标度无关的几何，这与宽带天线的频率无关性比较相似。由于分形几何两个独特的特征：自相似性(self
‑
similarity)和空间填充性(space
‑
filling)，结合天线的特征，使得分形天线在尺寸大小和频带宽窄以及多频带等方面的性能与传统天线相比有了极大的改善，解决了传统天线的两个局限性：(1)传统天线的性能都依赖于天线的电尺寸；这意味着对于固定的天线尺寸，主要天线参数(增益、输入阻抗、方向图和副瓣电平等)将随着工作频率的改变而改变；分形的自相似性使分形天线可具有多频和宽频特性；(2)分形的空间填充性，这使一些天线的尺寸得到减缩。
[0005]宽频带天线的重要特征是其性能与频率无关，如我们熟悉的螺旋天线和对数周期天线等一类非频变天线(即频率无关天线)都是分形天线，当频率变化时能保持其阻抗和方向图特性不变，即以频率为尺度时，其电性能不变。分形几何是一种与标度无关的几何，具有相似的结构，这意味着分形天线形状在不同的尺度变化下保持相似性，从而具有相似的电特性，形成多频带天线。
[0006]然而，传统的天线在几何形状上基本上都是基于欧几里德几何的设计，虽然，随着天线技术的不断发展出现了微带天线，具有低剖面、重量轻、成本低，可与各种载体共形，适合印刷电路板技术批量生产、易于实现圆极化、双极化、双频段工作等优点，但其致命的缺点是窄带性，从而限制了它的广泛应用。因此，迫切需要采用新的设计，缓解传统天线在设计中出现的上述问题和矛盾。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种共面波导分形天线、移动终端天线系统和移动终端，以缓解现有技术中普通天线存在的窄频带问题。
[0008]为实现上述目的，本技术实施例采用如下技术方案：
[0009]第一方面，本技术实施例提供一种共面波导分形天线，包括介质基板、接地导体和辐射导体线；所述接地导体和所述辐射导体线均连接于所述介质基板的同侧表面。
[0010]具体地，以所述辐射导体线长度方向为纵向，且以所述辐射导体线长度方向上的一端作为底端另一端作为顶端：
[0011]所述辐射导体线包括纵向基杆和m个n阶分叉部，其中，n≥0，m≥1,且m和n均为整数；
[0012]所述n阶分叉部包括两根斜向杆和两根纵向延伸杆；两根所述斜向杆的底端相互并拢且顶端相互远离以组合形成“V”字形；一根所述纵向延伸杆的底端连接于一根所述斜向杆的顶端，另一所述纵向延伸杆的底端连接于另一所述斜向杆的顶端，且两根所述纵向延伸杆的长度不同；其中：
[0013]在n＝0的情况下，m＝1，所述n阶分叉部的两根斜向杆的底端均连接于所述纵向基杆的顶端；
[0014]在n≥1的情况下，m＝2
(n+1)
‑
1，纵向上任意相邻的两个所述n阶分叉部中：位于顶端的所述n阶分叉部的两根斜向杆的底端均连接于位于底端的所述n阶分叉部的任一纵向延伸杆的顶端，且位于顶端的所述n阶分叉部的两根斜向杆和两根纵向延伸杆的长度一一对应小于位于底端的所述n阶分叉部的两根斜向杆和两根纵向延伸杆的长度；并且，m个所述n阶分叉部中，任一所述n阶分叉部的任一纵向延伸杆至多与1个其他所述n阶分叉部的两根斜向杆连接；位于最底端的所述n阶分叉部的两根斜向杆的底端均连接于所述纵向基杆的顶端。
[0015]本实施例的整体结构通俗上简单介绍为：介质基板上设辐射导体线和接地导体，接地导体位于辐射导体线两侧；辐射导体线的形状可以是0阶分形天线、1阶分形天线、2阶分形天线、3阶分形天线
……
或n阶分形天线，其中，0阶分形天线为最基础的“Y”形不对称树枝结构(此时n＝0，m＝1，辐射导体线包括纵向基杆和1个0阶分叉部)；1阶分形天线由最基础的“Y”形不对称树枝结构的上半部分进行缩放嵌套在两个分支端部继续分形1次形成，(此时n＝1，m＝2
(n+1)
‑
1＝3，辐射导体线包括纵向基杆和3个1阶分叉部)；2阶分形天线由1阶分形天线的各个分支端部继续分形1次形成，(此时n＝2，m＝2
(n+1)
‑
1＝7，辐射导体线包括纵向基杆和7个2阶分叉部)；3阶分形天线由2阶分形天线的各个分支端部继续分形1次形成，(此时n＝3，m＝2
(n+1)
‑
1＝15，辐射导体线包括纵向基杆和15个3阶分叉部)
……
以此类推到大于3阶的n阶分形天线。
[0016]本实施例提供的共面波导分形天线是一种宽带小型化分形结构，它运用了仿生学中仿树枝的外观轮廓，将分形几何理论用于天线工程对传统的共面波导单极子天线的改进，以仿树枝枝节Y为基础，进行n次分形生长，达到延长辐射体电长度的同时使天线产生多个不同频段的目的，从而实现多种无线频段模式的辐射。其中，这种共面波导分形天线可覆盖TD
‑
LTE((TD
‑
SCDMA(Time Division
‑
Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)Long Term Evolution，长期演进))，GPS(Global Positioning System，
全球定位系统)，BDS(BeiDou Navigation Satellite System，中国北斗卫星导航系统)，CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址的英文缩写)，WiM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共面波导分形天线，其特征在于：包括介质基板(1)、接地导体(2)和辐射导体线(3)；所述接地导体(2)和所述辐射导体线(3)均连接于所述介质基板(1)的同侧表面；以所述辐射导体线(3)长度方向为纵向，且以所述辐射导体线(3)长度方向上的一端作为底端另一端作为顶端：所述辐射导体线(3)包括纵向基杆(31)和m个n阶分叉部(32)，其中，n≥0，m≥1,且m和n均为整数；所述n阶分叉部(32)包括两根斜向杆(321)和两根纵向延伸杆(322)；两根所述斜向杆(321)的底端相互并拢且顶端相互远离以组合形成“V”字形；一根所述纵向延伸杆(322)的底端连接于一根所述斜向杆(321)的顶端，另一所述纵向延伸杆(322)的底端连接于另一所述斜向杆(321)的顶端，且两根所述纵向延伸杆(322)的长度不同；其中：在n＝0的情况下，m＝1，所述n阶分叉部(32)的两根斜向杆(321)的底端均连接于所述纵向基杆(31)的顶端；在n≥1的情况下，m＝2
(n+1)
‑
1，纵向上任意相邻的两个所述n阶分叉部(32)中：位于顶端的所述n阶分叉部(32)的两根斜向杆(321)的底端均连接于位于底端的所述n阶分叉部(32)的任一纵向延伸杆(322)的顶端，且位于顶端的所述n阶分叉部(32)的两根斜向杆(321)和两根纵向延伸杆(322)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于臻，张国栋，林梓恒，孙润智，钮蕊蓉，卢泽葳，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：新型
国别省市：