【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线工程，具体涉及一种基于分形几何结构的超宽带小型化全向埋腔天线。
技术介绍
1、超宽带技术可以广泛的运用到高精度定位、高速多媒体无线通信、雷达、控制、医学等领域，具有非常广泛的应用前景和十分重要的理论研究价值。能够应用于超宽带系统中的超宽带天线应该满足覆盖超宽带频段的带宽、稳定的增益、全向的辐射方向等特点。在卫星通信、移动基站等方面还需要超宽带天线具有低剖面、小型化等特点。而小型化天线由于尺寸的限制，其增益和带宽性能往往受到影响。
2、天线小型化常用的方法有电阻加载、电容电感加载、电介质加载、改变天线外形结构(曲折线技术、分形几何)等。而单锥天线由于其本身具有的宽频带特性而在超宽带小型化天线中具有了一席之地。在特殊的应用背景(如机载天线)下，需要将天线整体埋入金属腔中，这又会对天线的驻波、增益、方向图等特性产生极大的影响。
3、分形天线有两个重要的特点:一是空间填充属性。通过增加迭代次数可以使天线有效地填充有限空间区域从而增加了天线的电长度，这种特性可以大大降低天线的谐振频率，等同于有效地减小了天线的尺寸。在相同高度和相同频率条件下小尺寸的分形结构天线其辐射电阻将大为增加，这就提高了电小天线的匹配能力。二是自相似属性，即局部可以映射整体的属性。当用于天线的设计时可获得多频带或宽频带的特性。
4、2017年，文献“a_3-d_printed_lightweight_cavity-backed_monocone_antenna”将腔体的侧壁改进，用指数函数曲线作为腔体侧壁的母线，改
5、2020年，文献“an ultra-wideband 3-stage monocone antenna with top-hatloading”提出了一种三层堆叠的单锥结构，降低了天线的最低工作频率，使天线以71mm的高度能够工作在0.47～12.37ghz，但没有考虑腔体的影响。
6、在专利cn219591648u中，专利技术人提出了一种基于分形结构的超宽带天线,包括介质基板和分别设于所述介质基板的顶面的馈电线、辐射贴片及接地片，能够工作在2.4ghz-16ghz，但也没有考虑腔体的影响。
7、针对上述存在的问题，本专利技术公开了一种基于分形几何的超宽带小型化全向埋腔分形单锥天线，致力于适应埋腔的工作环境和更低的剖面。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对传统单锥天线低频工作频率有限，埋入腔体后驻波、增益、方向图等性能收到影响，提出了一种以分形曲线作为母线的单锥同时带有圆环和短路柱加载、调节金属柱加载并整体埋入圆台形金属腔体中的天线，采用同轴馈电，实现了两个倍频程的工作带宽。可以采用3d打印做成实物，重量轻，有其独特的应用场景。
2、为了达到上述专利技术目的，本方案采用的技术方案为：一种基于分形几何结构的超宽带小型化全向埋腔天线，其特征在于，以三次科赫分曲线为母线的单锥(200)、圆环贴片(300)、六根旋转对称的短路金属柱(400)、六根旋转对称的调节金属柱(500)以及圆台形带外延的金属腔体(100)；所述分形单锥(200)通过3d打印加工并连接同轴线内导体；所述圆台形带外延的金属腔体(100)连接同轴线外导体；所述六根旋转对称的调节金属柱(500)直接垂直安放在圆台形带外延的金属腔体(100)上，做焊接处理；所述六根旋转对称的短路金属柱(400)垂直安放在圆台形带外延的金属腔体(100)上，做焊接处理，并与六根旋转对称的调节金属柱(500)交错；所述圆环贴片(300)放在六根旋转对称的短路金属柱(400)上，做焊接处理。
3、所述的单锥天线(200)以三次分形科赫曲线作为母线，在一定的剖面高度下可以延长电流路径，同时使天线具有自相似性。
4、进一步的，所述圆环(300)与单锥(200)同剖面高度，可作为电容加载从而降低最低工作频率。
5、进一步的，所述六个短路柱(400)连接圆环(300)与地(100)，也可作为电容加载同时降低最低工作频率。
6、进一步的，所述六个调节金属柱(500)可作为电感加载而对驻波产生微调同时略微提高天线部分频段的增益。
7、进一步的，所述金属腔(100)与单锥天线(200)相同剖面高度，并且设置一系列通孔和安装槽，用于安装同轴接头；金属腔体内部挖出圆台型空隙用于安装天线。
8、综上所述，本专利技术的有益效果为：针对特定的工作环境要求，设计了单锥天线的三次科赫分形曲线，降低了天线的最低工作频率，同时恰到好处的短路柱和调节金属柱也优化了天线的工作带宽以及增益和方向图形状。上述措施使得本天线达到了超宽频带、小型化及埋腔的要求，具有较为实际的工程应用价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于分形几何结构的超宽带小型化全向埋腔天线，其特征在于，以变形的三次科赫分曲线为母线的单锥(200)、圆环贴片(300)、六根旋转对称的短路金属柱(400)、六根旋转对称的调节金属柱(500)以及圆台形带外延的金属腔体(100)；所述分形单锥(200)通过3D打印加工并连接同轴线内导体；所述圆台形带外延的金属腔体(100)连接同轴线外导体；所述六根旋转对称的调节金属柱(500)直接垂直安放在圆台形带外延的金属腔体(100)上，做焊接处理；所述六根旋转对称的短路金属柱(400)垂直安放在圆台形带外延的金属腔体(100)上，做焊接处理，并与六根旋转对称的调节金属柱(500)交错；所述圆环贴片(300)放在六根旋转对称的短路金属柱(400)上，做焊接处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于分形几何结构的超宽带小型化全向埋腔天线，其特征在于，以三次科赫分曲线为母线的单锥(200)，延长电流流经的路径，降低了天线的最低工作频率。
3.根据权利要求1所述的一种基于分形几何结构的超宽带小型化全向埋腔天线，其特征在于，适当大小的圆环(300)通过六根旋转对称的金属
4.根据权利要求1所述的基于分形几何的超宽带小型化全向埋腔分形单锥天线，其特征在于，在六根短路金属柱(400)的缝隙处加以旋转对称的六根调节金属柱(500)连接于地(100)，改善天线的增益特性。
5.根据权利要求1所述的基于分形几何的超宽带小型化全向埋腔分形单锥天线，其特征在于，以圆台侧壁为侧壁并带有外延的金属腔体(100)，提供特殊的工作环境。
...【技术特征摘要】
1.一种基于分形几何结构的超宽带小型化全向埋腔天线，其特征在于，以变形的三次科赫分曲线为母线的单锥(200)、圆环贴片(300)、六根旋转对称的短路金属柱(400)、六根旋转对称的调节金属柱(500)以及圆台形带外延的金属腔体(100)；所述分形单锥(200)通过3d打印加工并连接同轴线内导体；所述圆台形带外延的金属腔体(100)连接同轴线外导体；所述六根旋转对称的调节金属柱(500)直接垂直安放在圆台形带外延的金属腔体(100)上，做焊接处理；所述六根旋转对称的短路金属柱(400)垂直安放在圆台形带外延的金属腔体(100)上，做焊接处理，并与六根旋转对称的调节金属柱(500)交错；所述圆环贴片(300)放在六根旋转对称的短路金属柱(400)上，做焊接处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于分形几何结构的超宽带小型化全向埋腔天...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕文，王婕，杨锋，陈科锦，孙超，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。