三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，它包括基板、天線接地板和輻射貼片，天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上，所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，所述輻射貼片為謝爾賓斯基?康托爾?分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠完全覆蓋第五代移動(dòng)通信的三個(gè)候選頻段的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線。
【專利說明】
三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線。
【背景技術(shù)】
[0002]第五代移動(dòng)通信是正在研發(fā)中的的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，它將與其他無線移動(dòng)通信技術(shù)密切結(jié)合，構(gòu)成新一代無所不在的移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)，滿足未來10年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量增加1000倍的發(fā)展需求，將在2020年前后投入商業(yè)運(yùn)營。在2015年世界無線電通信大會(huì)上，國際電信聯(lián)盟確定了第五代移動(dòng)通信的三個(gè)候選頻段:3300?3400MHz、4400?4500MHz和4800?4990MHz。
[0003]作為無線電波信號傳輸?shù)幕静考妙I(lǐng)先技術(shù)設(shè)計(jì)的天線將對移動(dòng)通信的發(fā)展起到?jīng)Q定性的作用。第五代移動(dòng)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(dòng)終端里;輻射性能好，在整個(gè)工作頻帶內(nèi)天線回波損耗必須低于-1OdB;工作帶寬大，天線工作頻帶完全覆蓋第五代移動(dòng)通信的三個(gè)候選頻段:3300?3400MHz、4400?4500MHz和4800?4990MHz。使用三重復(fù)合分形技術(shù)，可以將謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)、康托爾分形結(jié)構(gòu)、分形折線雪花結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，設(shè)計(jì)高性能移動(dòng)通信天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠完全覆蓋第五代移動(dòng)通信的三個(gè)候選頻段的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，它包括基板、天線接地板和輻射貼片，天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上，所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，所述輻射貼片為謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地，所述謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用康托爾-分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)替代。
[0007]優(yōu)選地，所述康托爾-分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用分形折線雪花結(jié)構(gòu)替代。
[0008]優(yōu)選地，所述謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用至少2階的謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)和至少I階的康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述分形折線雪花結(jié)構(gòu)由四條至少I階的型分形折線所圍而成。
[0010]優(yōu)選地，所述謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心設(shè)有天線饋電點(diǎn)。
[0011]優(yōu)選地，所述基板為微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為16-20。
[0012]優(yōu)選地，所述基板的形狀為矩形，尺寸是25mm土 ImmX 25mm土 1mm，厚度為Imm土0.1mm0
[0013]優(yōu)選地，所述謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形輻射貼片總尺寸是21.6mm±0.1mmX 21.6mm±0.1mm0
[0014]優(yōu)選地，所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
[0015]較之現(xiàn)有技術(shù)而言，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:使用三重復(fù)合分形技術(shù)，將謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)、康托爾分形結(jié)構(gòu)、分形折線雪花結(jié)構(gòu)有機(jī)的融合在一起，天線整體是謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)，局部是康托爾分形結(jié)構(gòu)，微觀上是分形折線雪花結(jié)構(gòu)，天線從內(nèi)到外都具有自相似特性，射頻電流在整個(gè)天線輻射貼片上可以均勻分布，天線具有很好的回波損耗性能和很大的工作帶寬，完全滿足第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)對天線的性能要求。
【附圖說明】
[0016]圖1是O階謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)。
[0017]圖2是I階謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)。
[0018]圖3是2階謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)。
[0019]圖4是I階康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0020]圖5是2階康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0021 ]圖6是型分形折線示意圖
[0022]圖7是四條I階的型分形折線圍成的分形折線雪花結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8是康托爾-分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9是謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形輻射貼片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖1O為本發(fā)明實(shí)施例的回波損耗(Sn)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 value of the antenna(dB)) 0
[0026]標(biāo)號說明:1基板、2輻射貼片、3天線饋電點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對本【實(shí)用新型內(nèi)容】進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0028]—種三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，它包括基板、天線接地板和輻射貼片，天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上，所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，所述輻射貼片為謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。
[0029]所述謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用康托爾-分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)替代。
[0030]所述康托爾-分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用分形折線雪花結(jié)構(gòu)替代。
[0031]謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)的迭代過程如圖1-3所示，其初始單元為正方形貼片，按行列劃分為9等分區(qū)域，將等分后居中的那個(gè)1/9區(qū)域挖空為正方形孔，剩下8個(gè)等分的正方形區(qū)域，則得到I階謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)。將I階謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)的8個(gè)正方形區(qū)域分別再按行列劃分為9等分區(qū)域，再將各等分區(qū)域居中的那個(gè)1/9區(qū)域挖空為小正方形孔，則得到2階謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)。按照這種方法繼續(xù)迭代，則可得到高階謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)。
[0032]康托爾分形結(jié)構(gòu)的迭代過程如圖4、5所示，其初始單元為正方形貼片，將其等分為四行四列十六個(gè)小正方形。去掉第一行第三個(gè)小正方形、第二行第一個(gè)小正方形、第三行第四個(gè)小正方形、第四行第二個(gè)小正方形，剩下十二個(gè)小正方形，即構(gòu)成I階康托爾分形結(jié)構(gòu)。將I階康托爾分形結(jié)構(gòu)的每個(gè)小正方形再分別等分為四行四列十六個(gè)小小正方形。去掉第一行第三個(gè)小小正方形、第二行第一個(gè)小小正方形、第三行第四個(gè)小小正方形、第四行第二個(gè)小小正方形，得到2階康托爾分形結(jié)構(gòu)。按此迭代，可生成各高階康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0033]分形折線雪花結(jié)構(gòu)如圖6、7所示，它首先由四條圖6所示的I階的型分形折線圍成實(shí)心四邊雪花結(jié)構(gòu)，再從實(shí)心四邊雪花結(jié)構(gòu)中挖出一個(gè)各邊邊長為其一半的小型實(shí)心四邊雪花結(jié)構(gòu)，最后形成空心的分形折線雪花結(jié)構(gòu)。
[0034]所述謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用至少2階的謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)和至少I階的康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0035]所述分形折線雪花結(jié)構(gòu)由四條至少I階的型分形折線所圍而成。
[0036]天線饋電點(diǎn)最好位于所述謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心。
[0037]所述基板為微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為16-20。所述基板的形狀為矩形，尺寸最好是25臟±1_\25111111±1_，厚度為1_±0.1mm。
[0038]所述謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形輻射貼片總尺寸最好是21.6mm ± 0.1_X21.6mm ± 0.Imnin
[0039]所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
[0040]下面給出本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例:
[0041]參見圖9，本實(shí)施例上設(shè)有基板1、天線接地板和輻射貼片2，天線接地板和輻射貼片2分別貼合在基板的兩面，天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，輻射貼片2結(jié)構(gòu)如圖9所示。本發(fā)明實(shí)施例使用尺寸為21.6mm±0.1mmX 21.6mm±0.1mm的2階謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部64個(gè)小正方形區(qū)域用用康托爾-分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)(如圖8所示)替代，組成了謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形輻射貼片?？低袪?分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用I階康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用分形折線雪花結(jié)構(gòu)(如圖7所示)替代。
[0042]基板為微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為16-20。基板的形狀為矩形，尺寸是25mm±1_父25_±1_，厚度為1_±0.1mnin
[0043 ]參見圖10，圖10給出了本發(fā)明實(shí)施例的回波損耗(Sn)性能圖。從圖1O可以看出，實(shí)測結(jié)果顯示該款天線的諧振頻率為4.72GHz，天線工作頻帶范圍為3.197?5.244GHz，帶寬為2.047GHz，在整個(gè)工作頻帶內(nèi)天線回波損耗都低于-1OdB，回波損耗最小值為_21.84dB。實(shí)測結(jié)果顯示，該款天線完全覆蓋了第五代移動(dòng)通信的三個(gè)候選頻段:3300?3400MHz、4400?4500MHz和4800?4990MHz。
[0044]本實(shí)用新型具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)和顯著的效果:該款天線填補(bǔ)了國內(nèi)外第五代移動(dòng)通信天線產(chǎn)品的空白，是第一款能夠完全覆蓋第五代移動(dòng)通信的三個(gè)候選頻段的天線。天線尺寸只有25_ X 25mm X Imm，可以放進(jìn)各種移動(dòng)通信終端產(chǎn)品。天線同時(shí)具備較低的回波損耗和高達(dá)2.047GHz的寬工作頻帶。本款天線在第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:它包括基板、天線接地板和輻射貼片，天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上，所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，所述輻射貼片為謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)內(nèi)部的小正方形金屬區(qū)域用康托爾-分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)替代。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述康托爾-分形折線雪花復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將康托爾分形結(jié)構(gòu)內(nèi)部的小正方形金屬區(qū)域用分形折線雪花結(jié)構(gòu)替代。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述謝爾賓斯基-康托爾-分形折線雪花三重復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用至少2階的謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)和至少I階的康托爾分形結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述分形折線雪花結(jié)構(gòu)由四條至少I階的η型分形折線所圍而成。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述謝爾賓斯基分形結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心設(shè)有天線饋電點(diǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述基板為微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為16-20。8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述基板的形狀為矩形，尺寸是25mm± ImmX 25mm± 1mm，厚度為lmm±0.1mm09.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述輻射貼片的總尺寸是21.6mm ± 0.Imm X 21.6mm ± 0.Imm010.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的三重復(fù)合分形移動(dòng)通信天線，其特征在于:所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
【文檔編號】H01Q1/38GK205646143SQ201620358468
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】林斌, 蔡沅坤, 林暢, 陳澤, 葉廣雅, 毛云海
【申請人】廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院