分形結(jié)構(gòu)單極子天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種分形結(jié)構(gòu)單極子天線，包括接地板、介質(zhì)基板、Hilbert分形導(dǎo)線層、耦合條帶、激勵(lì)條帶、同軸電纜，其中，接地板包括相對(duì)的第一表面和第二表面；介質(zhì)基板設(shè)置于接地板的第一表面，并與接地板垂直設(shè)置，介質(zhì)基板包括相對(duì)的第三表面和第四表面；Hilbert分形導(dǎo)線層貼設(shè)于介質(zhì)基板的第三表面；耦合條帶貼設(shè)于介質(zhì)基板的第三表面；激勵(lì)條帶貼設(shè)于介質(zhì)基板的第四表面；同軸電纜包括內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，外導(dǎo)體與接地板的第二表面相連，內(nèi)導(dǎo)體穿過接地板以與激勵(lì)條帶相連。通過上述技術(shù)方案，將Hilbert分形導(dǎo)線層取代直線狀單極子，利用激勵(lì)條帶與Hilbert分形導(dǎo)線層之間的耦合，能夠保證單極子天線在帶寬和增益不受影響的前提下，降低單極子天線的諧振頻率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及天線設(shè)計(jì)
，具體地，涉及一種分形結(jié)構(gòu)單極子天線。
技術(shù)介紹
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)通信終端設(shè)備的普及，現(xiàn)階段新型天線的設(shè)計(jì)需滿足小型化、多頻化、可集成化等多方面的要求，在將天線設(shè)計(jì)更小的同時(shí)，還需保證天線的性能不受影響。“分形”是用來描述具有自相似特性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，分形技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于科學(xué)和工程領(lǐng)域的各個(gè)方面，幾何屬性上具有分形特征的天線被稱為分形天線，分形天線在保持和現(xiàn)有天線性能相似的情況下，能夠減小天線的尺寸并增加天線的工作帶寬。Hilbert分形曲線具有良好的平面填充特性，將其應(yīng)用于單極子天線中具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種小型化且能夠降低單極子天線諧振頻率的分形結(jié)構(gòu)單極子天線。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種分形結(jié)構(gòu)單極子天線，包括：接地板，包括相對(duì)的第一表面和第二表面；介質(zhì)基板，設(shè)置于所述接地板的第一表面，并與所述接地板垂直設(shè)置，其包括相對(duì)的第三表面和第四表面；Hilbert分形導(dǎo)線層，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第三表面；耦合條帶，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第三表面；激勵(lì)條帶，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第四表面；同軸電纜，包括內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，外導(dǎo)體與所述接地板的第二表面相連，內(nèi)導(dǎo)體穿過所述接地板以與所述激勵(lì)條帶相連。可選地，所述接地板為圓形板，所述介質(zhì)基板為矩形板，所述介質(zhì)基板的中軸線穿過所述接地板的圓心，所述耦合條帶位于所述Hilbert分形導(dǎo)線層的中軸線上。可選地，所述Hilbert分形導(dǎo)線層為Hilbert二階迭代分形形狀。可選地，所述Hilbert分形導(dǎo)線層與所述接地板之間具有間隙。可選地，所述接地板的面積大于所述介質(zhì)基板的面積。可選地，所述接地板為銅板。可選地，所述介質(zhì)基板為RogersRO4350，相對(duì)介電常數(shù)為3.66，相對(duì)磁導(dǎo)率為1.0，損耗角正切為0.004，板材厚度th＝0.508mm。通過上述技術(shù)方案，將Hilbert分形導(dǎo)線層取代直線狀單極子，利用激勵(lì)條帶與Hilbert分形導(dǎo)線層之間的耦合，能夠保證單極子天線在帶寬和增益不受影響的前提下，降低單極子天線的諧振頻率。本專利技術(shù)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。附圖說明附圖是用來提供對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本專利技術(shù)，但并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的限制。在附圖中：圖1是本專利技術(shù)提供的分形結(jié)構(gòu)單極子天線的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)提供的分形結(jié)構(gòu)單極子天線的主視圖；圖3是本專利技術(shù)提供的分形結(jié)構(gòu)單極子天線的主視圖；圖4是本專利技術(shù)提供的分形結(jié)構(gòu)單極子天線|S11|參數(shù)隨頻率變化的曲線圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本專利技術(shù)，并不用于限制本專利技術(shù)。如圖1所示，本專利技術(shù)提供一種分形結(jié)構(gòu)單極子天線，包括Hilbert(希爾伯特)分形導(dǎo)線層1、激勵(lì)條帶2、同軸電纜3、介質(zhì)基板4以及接地板5，其中，接地板5包括相對(duì)的第一表面和第二表面；介質(zhì)基板4設(shè)置于接地板5的第一表面，并與接地板5保持垂直設(shè)置，介質(zhì)基板4包括相對(duì)的第三表面和第四表面；Hilbert分形導(dǎo)線層1和耦合條帶11均貼設(shè)于介質(zhì)基板4的第三表面；激勵(lì)條帶2貼設(shè)于介質(zhì)基板4的第四表面；同軸電纜3包括內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，外導(dǎo)體與接地板5的第二表面相連，內(nèi)導(dǎo)體穿過接地板5以與激勵(lì)條帶2相連。通過上述技術(shù)方案，將Hilbert分形導(dǎo)線層取代直線狀單極子，在相同的尺寸下，利用激勵(lì)條帶與Hilbert分形導(dǎo)線層之間的耦合，能夠在保證單極子天線帶寬和增益不受影響的前提下，降低單極子天線的諧振頻率。具體地，在本專利技術(shù)提供的實(shí)施方式中，如圖1至圖3所示，接地板5可以為圓形板，介質(zhì)基板4可以為矩形板，為了增大輻射面積，提高天線的輻射效率，增強(qiáng)天線的方向性，接地板5的面積須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于介質(zhì)基板4的面積。介質(zhì)基板4的長H＝2.5mm，寬wid3＝1mm，采用的材料為RogersRO4350(tm)(羅杰斯RO4350)，相對(duì)介電常數(shù)為3.66，相對(duì)磁導(dǎo)率為1.0，損耗角正切為0.004，板材厚度th＝0.508mm，這種材料的介質(zhì)基板損耗角低且對(duì)輻射效率有一定的保證。接地板5可以為圓形銅板，半徑為sus_r＝80mm，厚度為sus_th＝2mm，接地板5的中心被同軸電纜3的填充介質(zhì)所取代。其中，在本專利技術(shù)的實(shí)施方式中，介質(zhì)基板4的中軸線穿過接地板5的圓心，耦合條帶11位于Hilbert分形導(dǎo)線層1的中軸線上，激勵(lì)條帶2貼設(shè)于介質(zhì)基板4的第四表面，且處于介質(zhì)基板4的中軸線上，這樣，能夠增加激勵(lì)條帶2與Hilbert分形導(dǎo)線層1之間的耦合面積，以便于激勵(lì)條帶2與Hilbert分形導(dǎo)線層1之間的耦合。其中，激勵(lì)條帶2的長H＝2.5mm，寬wid3＝1mm，耦合條帶11寬度wid2＝1.2mm。此外，為了方便天線接收饋電，同軸電纜3整體穿過接地板5，同軸電纜3的內(nèi)導(dǎo)體超出接地板5的第一表面1mm，連接激勵(lì)條帶2的下端，外導(dǎo)體與接地板5的第二表面連接，使激勵(lì)條帶2不與接地板5接觸。此外，考慮到加工精度的要求，為了保持Hilbert分形導(dǎo)線層1結(jié)構(gòu)的完整性，Hilbert分形導(dǎo)線層1與所述接地板5之間具有間隙，具體地，在矩形介質(zhì)基板4的長邊增加了0.5mm，以保證加工時(shí)Hilbert分形導(dǎo)線層1不接觸到地板，且分形結(jié)構(gòu)不被破壞。其中，在本專利技術(shù)的實(shí)施方式中，Hilbert分形導(dǎo)線層1為Hilbert二階迭代分形形狀，采用Hilbert分形結(jié)構(gòu)能夠彎曲天線表面的電流，大幅度的增加電流路徑，借此來降低天線的諧振頻率，并達(dá)到縮減天線尺寸的目的，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。但是，當(dāng)Hilbert分形導(dǎo)線層1的階數(shù)大于二階時(shí)，由于電流路徑的彎折拐點(diǎn)較多，增加高頻諧振點(diǎn)的個(gè)數(shù)，使整體的諧振頻率向高頻方向移動(dòng)。具體的，上述Hilbert分形導(dǎo)線層1采用Hilbert二階迭代分形形狀作為主體結(jié)構(gòu)，整體分形結(jié)構(gòu)為len＝30mm的正方形，分形的條帶寬度wid1＝1.2mm，中軸線上耦合條帶11的寬度wid2＝1.2mm，內(nèi)部分形的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為長len2＝4.5mm，寬len1＝4mm的U型結(jié)構(gòu)，且Hilbert分形導(dǎo)線層1和激勵(lì)條帶2，均為厚度Co_th＝0.018mm的覆銅薄膜。其中，在本專利技術(shù)的實(shí)施方式中，通過不斷地調(diào)整Hilbert分形導(dǎo)線層1、耦合條帶11以及激勵(lì)條帶2的寬度，優(yōu)化該分形結(jié)構(gòu)單極子天線的輻射效率。其中，表1為上述分形結(jié)構(gòu)單極子天線中各組件的尺寸參數(shù)，根據(jù)表1中的參數(shù)，使用高頻電磁仿真軟件HFSS13.0進(jìn)行仿真分析，經(jīng)過仿真優(yōu)化之后得到本專利技術(shù)提供的分形結(jié)構(gòu)單極子天線的|S11|參數(shù)隨頻率變化的曲線，可以發(fā)現(xiàn)，在|S11|參數(shù)比較理想的情況下，與同尺寸單極子天線相比，其諧振頻率低得多，同時(shí)對(duì)天線輻射效率的影響也不大，上述結(jié)果說明通過引入Hilbert二階迭代分形結(jié)構(gòu)，在相同尺寸、對(duì)輻射效率影響不大的情況下，可以很大程度上降低諧振頻率，達(dá)到優(yōu)化天線的目標(biāo)。表1.各參數(shù)最佳尺寸表注：L1為同軸電纜3的長度，th為介質(zhì)基板4的厚度，r1、r2為同軸電纜3的外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體的半徑，sus_th為接地板5的厚度，len為介質(zhì)基板4的長度，Co_th為銅片厚度，wid1為Hilb本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種分形結(jié)構(gòu)單極子天線，其特征在于，包括：接地板，包括相對(duì)的第一表面和第二表面；介質(zhì)基板，設(shè)置于所述接地板的第一表面，并與所述接地板垂直設(shè)置，其包括相對(duì)的第三表面和第四表面；Hilbert分形導(dǎo)線層，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第三表面；耦合條帶，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第三表面；激勵(lì)條帶，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第四表面；同軸電纜，包括內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，外導(dǎo)體與所述接地板的第二表面相連，內(nèi)導(dǎo)體穿過所述接地板以與所述激勵(lì)條帶相連。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種分形結(jié)構(gòu)單極子天線，其特征在于，包括：接地板，包括相對(duì)的第一表面和第二表面；介質(zhì)基板，設(shè)置于所述接地板的第一表面，并與所述接地板垂直設(shè)置，其包括相對(duì)的第三表面和第四表面；Hilbert分形導(dǎo)線層，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第三表面；耦合條帶，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第三表面；激勵(lì)條帶，貼設(shè)于所述介質(zhì)基板的第四表面；同軸電纜，包括內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，外導(dǎo)體與所述接地板的第二表面相連，內(nèi)導(dǎo)體穿過所述接地板以與所述激勵(lì)條帶相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分形結(jié)構(gòu)單極子天線，其特征在于，所述接地板為圓形板，所述介質(zhì)基板為矩形板，所述介質(zhì)基板的中軸線穿過所述接地板的圓心，所述耦合條帶位于所述Hilbert分形導(dǎo)線層...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐明春，朱翔，石婷，李梅，陳世勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，深圳天瓏無線科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;50