本發(fā)明涉及一種生長樹-十字復(fù)合分形天線。

背景技術(shù)：

如今，移動通信技術(shù)在飛速進(jìn)步，移動通信系統(tǒng)正在以前所未有的速度不斷更新?lián)Q代。第五代移動通信系統(tǒng)將在2020年前后投入使用，它在頻譜寬度、數(shù)據(jù)傳輸速度等方面都有較大的優(yōu)勢，可以在未來10年內(nèi)滿足移動數(shù)據(jù)流量高速增長的需求。2015年，國際電信聯(lián)盟確定了第五代移動通信的三個候選頻段為：3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz和4.800～4.990GHz。

能夠發(fā)射和接收移動通信無線信號的天線是移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，天線的性能對移動通信系統(tǒng)的整體性能有著較大影響。第五代移動通信系統(tǒng)對天線的性能要求是：尺寸足夠小，能夠放進(jìn)移動終端里；輻射性能好，工作頻帶內(nèi)天線回波損耗最小值小于-20dB；工作帶寬大，天線工作頻帶需要覆蓋第五代移動通信的三個候選頻段3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz和4.800～4.990GHz。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種尺寸小、工作頻帶內(nèi)的回波損耗最小值小于-20dB、能夠完全覆蓋第五代移動通信的三個候選頻段的生長樹-十字復(fù)合分形天線。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種生長樹-十字復(fù)合分形天線，它包括基板以及貼覆在基板正面的輻射貼片；所述輻射貼片為生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)；所述生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用生長樹分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)內(nèi)部的小正方形金屬區(qū)域用十字分形結(jié)構(gòu)替代。

優(yōu)選地，所述生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用至少3階的生長樹分形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用至少2階的十字分形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述輻射貼片的豎向?qū)ΨQ中心線上開設(shè)有斷開間隙，在斷開間隙的兩側(cè)各設(shè)有一個天線饋電點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述基板為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為5～8。

優(yōu)選地，所述基板的形狀為矩形，尺寸是22mm±1mm×22mm±1mm，厚度為0.5mm～1mm。

優(yōu)選地，所述生長樹-十字復(fù)合分形輻射貼片總尺寸是20mm±0.1mm×11mm±0.1mm。

優(yōu)選地，所述天線輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。

較之現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：現(xiàn)有分形天線只是單體分形結(jié)構(gòu)，只有天線的外邊沿按照一種分形迭代方式進(jìn)行折疊，而天線內(nèi)部區(qū)域并無進(jìn)行分形迭代，天線的自相似性局限于邊沿曲線附近。而本發(fā)明設(shè)計(jì)的生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)將生長樹分形結(jié)構(gòu)和十字分形結(jié)構(gòu)相結(jié)合，天線的邊沿曲線和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有自相似性，射頻電流在整個復(fù)合分形輻射貼片上都能夠較為均勻的分布，天線具有較大的工作帶寬，完全能夠滿足第五代移動通信系統(tǒng)對天線的性能要求。

附圖說明

圖1為0階生長樹分形結(jié)構(gòu)。

圖2為1階生長樹分形結(jié)構(gòu)。

圖3為2階生長樹分形結(jié)構(gòu)。

圖4為3階生長樹分形結(jié)構(gòu)。

圖5為0階十字分形結(jié)構(gòu)。

圖6為1階十字分形結(jié)構(gòu)。

圖7為2階十字分形結(jié)構(gòu)。

圖8是本發(fā)明輻射貼片的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為圖8所示實(shí)施例的回波損耗(S₁₁)性能圖，圖中的橫坐標(biāo)表示頻率Frequency(GHz)，縱坐標(biāo)表示回波損耗強(qiáng)度(The return loss of the antenna(dB))。

標(biāo)號說明：1基板、2輻射貼片、3斷開間隙。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明：

一種生長樹-十字復(fù)合分形天線，它包括基板以及貼覆在基板正面的輻射貼片；所述輻射貼片為生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)；所述生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用生長樹分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)內(nèi)部的小正方形金屬區(qū)域用十字分形結(jié)構(gòu)替代。

圖1至圖4是生長樹分形結(jié)構(gòu)的迭代過程示意圖。在生長樹分形結(jié)構(gòu)的迭代過程中，其原始結(jié)構(gòu)為偶極子天線；將兩個偶極子臂作為“樹干”，在其頂端各生長出兩個垂直于偶極子臂、長度為偶極子臂一半的“樹枝”，構(gòu)成1階生長樹分形結(jié)構(gòu)；在1階生長樹分形結(jié)構(gòu)的4個“樹枝”頂端各生長出兩個垂直于“樹枝”、長度為“樹枝”一半的“小樹枝”，構(gòu)成2階生長樹分形結(jié)構(gòu)；在2階生長樹分形結(jié)構(gòu)的8個“小樹枝”頂端各生長出兩個垂直于“小樹枝”、長度為“小樹枝”一半的“微樹枝”，構(gòu)成3階生長樹分形結(jié)構(gòu)。按照這種方法繼續(xù)迭代，則可得到高階生長樹分形結(jié)構(gòu)。

圖5至圖7是十字分形結(jié)構(gòu)的迭代過程示意圖。在十字分形結(jié)構(gòu)的迭代過程中，其原始結(jié)構(gòu)為正方形；將原始結(jié)構(gòu)等分為3行3列9個小正方形，將左上角、左下角、右上角、右下角四個小正方形挖去，剩下5個等分的正方形區(qū)域，則得到1階十字分形結(jié)構(gòu)；將1階十字分形結(jié)構(gòu)的5個正方形區(qū)域分別再做十字分形迭代，則得到2階十字分形結(jié)構(gòu)。按照這種方法繼續(xù)迭代，則可得到高階十字分形結(jié)構(gòu)。

所述生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用至少3階的生長樹分形結(jié)構(gòu)和至少2階的十字分形結(jié)構(gòu)。

所述輻射貼片由兩條對稱的輻射臂組成，兩條輻射臂的豎向?qū)ΨQ中心線上開設(shè)有斷開間隙，在斷開間隙的兩側(cè)各設(shè)有一個天線饋電點(diǎn)。

所述基板為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為5～8。所述基板的形狀為矩形，尺寸是22mm±1mm×22mm±1mm，厚度為0.5mm～1mm。

所述生長樹-十字復(fù)合分形輻射貼片總尺寸是20mm±0.1mm×11mm±0.1mm。

所述天線輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。

下面給出本發(fā)明的一具體實(shí)施例：

本實(shí)施例上設(shè)有基板1和貼覆在基板1正面的輻射貼片2，輻射貼片2結(jié)構(gòu)如圖8所示。本發(fā)明實(shí)施例使用尺寸為20mm±0.1mm×11mm±0.1mm的3階生長樹分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部64個尺寸為1mm×1mm的小正方形區(qū)域用2階十字分形結(jié)構(gòu)替代，組成了生長樹-十字復(fù)合分形結(jié)構(gòu)的輻射貼片2。

所述輻射貼片2的豎向?qū)ΨQ中心線上開設(shè)有斷開間隙3，在斷開間隙3的兩側(cè)各設(shè)有一個天線饋電點(diǎn)。

基板1為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為5～8。基板1的形狀為矩形，尺寸是22mm±1mm×22mm±1mm，厚度為0.5mm～1mm。

從圖9可以看出，實(shí)測結(jié)果顯示該款天線的工作中心頻率為4.01GHz，天線工作頻帶范圍為3.233～5.257GHz，工作帶寬為2.024GHz，在整個工作頻帶內(nèi)天線回波損耗都低于-10dB，回波損耗最小值為-43.19dB。實(shí)測結(jié)果顯示，該款天線完全覆蓋了3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz和4.800～4.990GHz這三個第五代移動通信的候選頻段。

本發(fā)明具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)和顯著的效果：天線尺寸小、厚度低，包含介質(zhì)基板在內(nèi)的天線整體尺寸僅為22mm×22mm×0.5mm，該天線屬于超薄天線，可以放進(jìn)各種小型的移動通信設(shè)備中；天線輻射性能好，工作頻帶內(nèi)天線回波損耗最小值達(dá)到-43.19dB，優(yōu)于工作頻帶內(nèi)天線回波損耗最小值小于-20dB的常規(guī)設(shè)計(jì)要求；天線工作帶寬達(dá)到2.024GHz，不僅完全覆蓋了第五代移動通信的三個候選頻段，且有較大的性能冗余。因此，本發(fā)明天線性能優(yōu)異，在第五代移動通信系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。