一种分行树天线及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种分行树天线及其设计方法，关键在于其辐射贴片，一方面基于分形几何思想，提出树根贴片和树分支贴片，在平面上构造分形树结构，能够增加天线总周长，极大地减小天线尺寸，降低制作成本；另一方面，提出一种改变各贴片的位移距离的新思路，使得每级树分支贴片向外位移一段距离，不仅可以通过多个谐振点形成宽频谐振，而且可以通过同样或不同样大小的枝节做移位，调整该位移距离，产生符合要求的谐振，调节天线的性能指标，尤其是树根贴片的相反方向布置和尺寸相等设计，相较于改变贴片尺寸的方式，能使得各树分支在迭代关系中始终保持对角相反的关系来实现天线圆极化辐射。整体能提供一种体积小、增益高的分行树天线。线。线。

【技术实现步骤摘要】
一种分行树天线及其设计方法


[0001]本专利技术涉及电磁场与微波
，特别是一种分行树结构的天线。

技术介绍

[0002]随着RFID技术的成熟，RFID的运用范围越来越广，RFID标签技术应用于仓储管理，物流，机场行李分拣等等方面，RFID系统中至关重要的部分就是天线设计，RFID阅读器天线最常用的就是带airy基板的微带天线，其制作成本低且具备较高的天线增益，但是此类天线低介电常数导致尺寸过大，不符合目前手持RFID阅读器的需求，为了适应人们对小巧便于携带的RFID阅读器需求，RFID阅读器的小型化问题迫在眉睫，最常用的几种小型化方式就是曲流技术，使用高介电常数基板。但是此类方式的尺寸减小有限。
[0003]因此，如何在不降低天线性能基础上，减小其尺寸是天线领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述技术问题，提出一种分行树天线，包括：介质基板、辐射贴片和接地面；所述辐射贴片，包括：微带馈电贴片、叠放在微带馈电贴片上的第一树根贴片、叠放在第一树根贴片上的第二树根贴片；和N级第一树分支贴片、M级第二树分支贴片；N级第一树分支贴片，依次叠放在第一树根贴片上，且每级第一树分支贴片向外位移一段距离；M级第二树分支贴片，依次叠放在第二树根贴片上，且每级第二树分支贴片向外位移一段距离；其中，N、M为正整数。
[0005]进一步地，第一树根贴片与第二树根贴片以微带馈电贴片为起点，分别朝向相反的方向。
[0006]进一步地，第一树分支贴片的级数N与第二树分支贴片的级数M相等；N级第一树分支贴片的朝向与第一树根贴片的朝向相同；M级第二树分支贴片的朝向与第二树根贴片的朝向相同。
[0007]进一步地，第一树根贴片与第二树根贴片的尺寸相等；或/和，每级第一树分支贴片和每级第二树分支贴片的尺寸相等。
[0008]另一方面，本专利技术还提供一种分行树天线的设计方法，用于设计上述任意的分行树天线，包括：S1：根据天线的性能指标，确定最大电长度和最小电长度；S2：根据最小电长度，确定微带馈电贴片的馈电结构和第一树根贴片、第二树根贴片的尺寸；S3：根据最大电长度，确定最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的位移
距离和尺寸；S4：根据最小电长度和最大电长度，确定第一树分支贴片的级数N和第二树分支贴片的级数M的数值，以确定每级第一树分支贴片和第二树分支贴片的位移距离和尺寸。
[0009]进一步地，步骤S2，包括：S21：确定微带馈电贴片的馈电结构；S22：将最小电长度视为第一树根贴片、第二树根贴片的预期电长度值；S23：根据馈电结构和第一树根贴片、第二树根贴片的预期电长度值，确定第一树根贴片、第二树根贴片的尺寸。
[0010]进一步地，步骤S3，包括：S31：以最大电长度为最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的预期电长度值；S32：调节最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的位移距离和尺寸，使得最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的实际电长度值，达到预期电长度值。
[0011]进一步地，步骤S32，包括：S321：将最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的尺寸，确定为与第一树根贴片、第二树根贴片的尺寸相等；S322：根据最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的预期电长度值和确定的最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的尺寸，确定最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的位移距离。
[0012]进一步地，步骤S4，包括：S41：确定级数N和级数M；S42：根据最小电长度、最大电长度和级数N、M，确定每级第一树分支贴片和每级第二树分支贴片的预期电长度值；S43：根据每级第一树分支贴片和每级第二树分支贴片的预期电长度值，确定每级第一树分支贴片和第二树分支贴片的位移距离和尺寸。
[0013]进一步地，步骤S43，包括：S431：将每级第一树分支贴片和每级第二树分支贴片的尺寸，都确定为与第一树根贴片、第二树根贴片的尺寸相等；S432：根据二元一次方程规律确定第一树分支贴片和第二树分支贴片的位移距离。
[0014]本专利技术提供一种分行树天线及其设计方法，关键在于其辐射贴片，一方面基于分形几何思想，在微带馈电贴片上叠放树根贴片，在树根贴片上叠放树分支贴片，以在平面上构造分形树结构，能够增加天线总周长，极大地减小天线尺寸，降低制作成本；另一方面，与现有技术以改变各贴片的形状为思路，通过主干+不同尺寸分支的结构，做谐振的模式不同，本专利技术提出一种改变各贴片的位移距离的新思路，使得每级第一树分支贴片向外位移一段距离（有向外偏移）；每级第二树分支贴片向外位移一段距离（有向外偏移）；不仅可以通过多个谐振点形成宽频谐振，而且可以通过同样或不同样大小的枝节做移位，调整该位移距离，产生符合要求的谐振，调节天线的性能指标，相较于改变枝节尺寸的方式，其制作更简单、成本更低廉，整体能提供一种体积小、增益高的分行树天线。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的分行树天线的一个实施例的结构示意图；图2为本专利技术的分行树天线的辐射贴片的一个实施例的结构示意图；图3为本专利技术的分行树天线的设计方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
[0016]如图1
‑
2所示，给出了本专利技术的分行树天线的结构性示例，可选但不仅限于包括：介质基板10、辐射贴片20和接地面30；其关键在于，如图2所示，该辐射贴片20，包括：微带馈电贴片21、叠放在微带馈电贴片上的第一树根贴片22、叠放在第一树根贴片上的第二树根贴片23；和N级第一树分支贴片24、M级第二树分支贴片25；N级第一树分支贴片24，依次叠放在第一树根贴片22上，且每级第一树分支贴片24向外位移一段距离（如图2所示的X1、X2、X3，有向外偏移）；具体的，每级第一树分支贴片的向外位移距离，可选但不仅限于为相等的定值，也可为不确定的数值，可选但不仅限于根据其频率、电长度变换等决定。
[0017]M级第二树分支贴片25，依次叠放在第二树根贴片23上，且每级第二树分支贴片25向外位移一段距离（如图2所示的Y1、Y2、Y3，有向外偏移）；具体的，每级第二树分支贴片的向外位移距离，可选但不仅限于为相等的定值，也可为不确定的数值，可选但不仅限于根据其频率、电长度变换等决定。其中N，M为正整数。
[0018]具体的：微带馈电贴片21的馈电结构、输入阻抗，可由本领域技术人员根据微带天线的性能指标而设定，可选但不仅限于采用50欧姆共面波导馈电，后续设计微带天线时将着重描述，在此不再赘述。
[0019]更为具体的，第一树根贴片22、第二树根贴片23、N级第一树分支贴片24和M级第二树分支贴片25的形状、尺寸、材质、位置等可由本领域技术人员根据频率、电长度变换等性能指标而确定。
[0020]更为具体的，第一树根贴片22和第二树根贴片23的尺寸大小，可选但不仅限于相等或不相等。优选的，第一树根贴片22的宽度、长度，分别与第二树根贴片23的宽度、长度相等，且以微带馈电贴片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分行树天线，其特征在于，包括：介质基板、辐射贴片和接地面；所述辐射贴片，包括：微带馈电贴片、叠放在微带馈电贴片上的第一树根贴片、叠放在第一树根贴片上的第二树根贴片；和N级第一树分支贴片、M级第二树分支贴片；N级第一树分支贴片，依次叠放在第一树根贴片上，且每级第一树分支贴片向外位移一段距离；M级第二树分支贴片，依次叠放在第二树根贴片上，且每级第二树分支贴片向外位移一段距离；其中，N、M为正整数。2.根据权利要求1所述的分行树天线，其特征在于，第一树根贴片与第二树根贴片以微带馈电贴片为起点，分别朝向相反的方向。3.根据权利要求2所述的分行树天线，其特征在于，第一树分支贴片的级数N与第二树分支贴片的级数M相等；N级第一树分支贴片的朝向与第一树根贴片的朝向相同；M级第二树分支贴片的朝向与第二树根贴片的朝向相同。4.根据权利要求3所述的分行树天线，其特征在于，第一树根贴片与第二树根贴片的尺寸相等；或/和，每级第一树分支贴片和每级第二树分支贴片的尺寸相等。5.一种分行树天线的设计方法，用于设计权利要求1
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4任意一项所述的分行树天线，其特征在于，包括：S1：根据天线的性能指标，确定最大电长度和最小电长度；S2：根据最小电长度，确定微带馈电贴片的馈电结构和第一树根贴片、第二树根贴片的尺寸；S3：根据最大电长度，确定最高级第一树分支贴片、最高级第二树分支贴片的位移距离和尺寸；S4：根据最小电长度和最大电长度，确定第一树分支贴片的级数N和第二树分支贴片的级数M的数值，以确定每级第一树分支贴片和第二树分支贴片的位移距离和尺寸。6.根据权利要求5所述的分行树天线的设计方法，其特征在于，步骤S2，包括：S21：确定微带馈电贴片的馈电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢重勇，苏立新，方向东，
申请(专利权)人：长沙盈芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：