本发明专利技术公开了一种具有分形结构的小型超宽带对称环-振子组合天线，本发明专利技术是在介电常数为2-20范围内的介质基板上分别设计结构相同、反对称布置的顶层辐射单元与底层辐射单元，顶层、底层辐射单元均由对跖半环路辐射单元、多边形振子单元组成；通过金属化过孔将顶层对跖半环路辐射单元和底层对跖半环路辐射单元连接起来、形成一个对称环，与对称振子组合成完整的天线单元。本发明专利技术具有结构新颖、体积小、制作成本低廉等优点，并且对安装场合不敏感，可以直接与差分结构的射频电路集成在一起，与未加分形的对称环-振子组合天线对比，所用分形结构缩小了天线的尺寸。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种具有分形结构的小型超宽带对称环-振子组合天线，本专利技术是在介电常数为2-20范围内的介质基板上分别设计结构相同、反对称布置的顶层辐射单元与底层辐射单元，顶层、底层辐射单元均由对跖半环路辐射单元、多边形振子单元组成；通过金属化过孔将顶层对跖半环路辐射单元和底层对跖半环路辐射单元连接起来、形成一个对称环，与对称振子组合成完整的天线单元。本专利技术具有结构新颖、体积小、制作成本低廉等优点，并且对安装场合不敏感，可以直接与差分结构的射频电路集成在一起，与未加分形的对称环-振子组合天线对比，所用分形结构缩小了天线的尺寸。【专利说明】一种小型化分形超宽带对称环-振子组合天线
本专利技术涉及一种小型化分形超宽带对称环-振子组合天线，属于微波
。
技术介绍
近年来，随着无线通信技术的发展，超宽带通信技术备受重视。一般认为，相对带宽超过25%的天线属于超宽带天线，超宽带通信技术具有传输速率高、抗干扰性能强、带宽极宽、保密性好、成本低廉等特点，在无线通信、微波成像等诸多领域具有广阔的应用前景。另一方面，针对超宽带通信而言，不仅要求超宽带天线在其工作频带内具有良好的阻抗匹配特性、稳定的辐射方向性、相对平坦的增益特性和极化特性，而且希望天线体积足够小、成本低廉、便于加工与安装。传统的超宽带天线，如螺旋天线、对数周期天线和圆锥天线等，虽然都具有超宽带特性，但是，它们有的是立体结构，不利于小型应用。为了实现天线的小型化，在保证天线在工作频带内具有良好的阻抗匹配特性、稳定的辐射方向性、相对平坦的增益特性和极化特性条件下，为了提高天线的增益，使得其最大辐射波束指向平行于天线所在平面的方向上(即:端射特性)、以满足“点对点”应用(如:短距离的高速文件读写系统)的需要，本专利技术将提出一种新的小型化分形超宽带天线结构。
技术实现思路
本专利技术的所要解决的技术问题在于针对
技术介绍
存在的问题，提出一种由分形构成的对称振子和对跖槽线辐射单元的组合天线，该组合天线对比未加分形结构天线，具有更好的低频特性，其结构新颖、体积小、剖面尺寸极低且便于制作实现，能够直接与前端射频电路集成在一起。本专利技术为解决以上技术问题采用如下技术方案:一种小型化分形超宽带对称环-振子组合天线，包括介质基板(1)、顶层对跖槽线辐射单元(2)、底层对跖槽线辐射单元(3)、顶层振子单元(4)、底层振子单元(5);所述顶层对跖槽线辐射单元(2)与顶层振子单元(4)构成顶层辐射单元印刷设置在介质基板(1)的顶层，所述底层对跖槽线辐射单元(3)与底层振子单元(5)构成底层辐射单元印刷设置在介质基板(1)的底层，其中顶层辐射单元与底层辐射单元结构与尺寸相同，并且相对于介质基板(1)反对称排布；所述顶层振子单元(4)与底层振子单元(5)都具有分形结构(7);所述分形结构(7)包括上边沿水平分形结构(8)、下边沿水平分形结构(9)、垂直分形结构(10);所述上边沿水平分形结构(8)与下边沿水平分形结构(9)沿振子单元中线对称；所述上边沿水平分形结构(8)包括:在底层振子单元(4)与顶层振子单元(5)的上边沿各挖三个长方形分别形成第一凹形区(11)、第二凹形区(12)、第三凹形区(13)，在第二凹形区(12)的三条边上各加设一个正方形区域(15)，在第一凹形区(11)通往第二凹形区(12)的边沿上，第二凹形区(12)通往第三凹形区(13)的边沿上，以及第三凹形区(13)通往振子单元垂直侧边的边沿上各加设一个正方形区域(15);所述垂直分形结构(10)包括:在顶层振子单元(4)与底层振子单元(5)的垂直边处各加设两个正方形区域(14)，在两个正方形区域(14)的中间沿垂直线上加设一个正方形区域(15);在两个正方形区域(14)的上下边各加设一个正方形区域(15);所述顶层对跖槽线辐射单元(2)与底层对跖槽线辐射单元(3)均为对跖半环路辐射单元，通过金属化过孔(6)上下连通，形成一个对称环；所述顶层对跖槽线辐射单元(2)与底层对跖槽线辐射单元(3)各具有一个上斜边，在上斜边的中点处挖去一个长方形区域(16)。作为本专利技术的小型超宽带对称环-振子组合天线进一步的优化:所述介质基板(1)的介电常数范围为2-20。所述第一凹形区(11)、第三凹形区(13)的尺寸为:长:1-1.5謹，宽:0.3-0.5謹；所述第二凹形区(12)的长:l-2mm,宽:0.5-lmm ;垂直分形结构(10)中正方形区域(14)的边长:0.8-1.2mm ;正方形(15)边长:0.2-0.5mm ;长方形区域(16)的长:2.5-3.5mm,宽:0.5-1.5mm。作为本专利技术的小型超宽带对称环-振子组合天线进一步的优化:所述底层对跖半环路辐射单元(3)的渐变结构与顶层对跖半环路辐射单元(2)的渐变结构之间均分别具有下倾角(17)和上倾角(18);其中所述下倾角(17)的范围为:86°到90°，所述上倾角(18)的范围为:21°到31° ;所述顶层振子单元(4)与底层振子单元(5)均具有馈电点倾角(19);其中所述馈电点倾角(19)的范围为:13°到81°。作为本专利技术的小型超宽带对称环-振子组合天线进一步的优化:所述金属化过孔的个数为1-5个。作为本专利技术的小型超宽带对称环-振子组合天线进一步的优化:所述顶层振子单元(4 )与底层振子单元(5 )采用对称的双线馈电结构进行馈电。本专利技术采用上述技术方案，具有以下技术效果:本专利技术通过采用分形结构，有效地增加了天线的电长度，天线的阻抗带宽为2.8GHz-ll.69GHz (按回波损耗低于_10dB计)，比值达到4.17:1，而具有相同体积、未加分形结构的对比天线，最低工作频率为3.28GHz,带宽比值为3.7:1，且工作频带内分形结构比未加分形结构的增益平坦度提高1.5dBi。本天线实现宽带工作特性的同时，还采用完全对称的结构，尺寸小，结构新颖，制作工艺简单，制作成本低廉。【专利附图】【附图说明】图1是天线的正面结构与参考坐标示意图。图2是天线的侧面结构与参考坐标示意图。图3是利用IE3D软件计算的天线回波损耗特性曲线。图4是采用IE3D软件计算的天线方向图。图5是采用IE3D软件计算的天线增益曲线。图中标号:1是介质基板，2是顶层对跖半环路辐射单元，3是底层对跖半环路辐射单元，4是顶层振子单元，5是底层振子单元，6是金属化过孔，7是振子单元整体的分形结构，8是上边沿水平分形结构，9是下边沿水平分形结构，10是垂直分形结构，11、12、13分别是上边沿与下边沿所挖去的三个长方形，14是垂直边上所加正方形，15是多个边上所加正方形，16是在对跖半环路辐射单元上斜边所挖长方形，17、18是顶层对跖半环路辐射单元2和底层对跖半环路辐射单元3的下倾角、上倾角，19是顶层振子单元4和底层振子单元5的馈电点倾角。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明:对照附图1、图2，本专利技术提出一种小型化分形超宽带对称环-振子组合天线，其结构是:天线制作在介质基板1上，辐射单元由顶层辐射单元与底层辐射单元构成，两者结构、尺寸完全相同；顶层辐射单元分别由顶层对跖半环路辐射单元2和顶层振子单元4构成，底层辐射单元分别由底层对跖半环路辐射单元3和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小型化分形超宽带对称环‑振子组合天线，其特征在于：包括介质基板（1）、顶层对跖槽线辐射单元（2）、底层对跖槽线辐射单元（3）、顶层振子单元（4）、底层振子单元（5）；所述顶层对跖槽线辐射单元（2）与顶层振子单元（4）构成顶层辐射单元印刷设置在介质基板（1）的顶层，所述底层对跖槽线辐射单元（3）与底层振子单元（5）构成底层辐射单元印刷设置在介质基板（1）的底层，其中顶层辐射单元与底层辐射单元结构与尺寸相同，并且相对于介质基板（1）反对称排布；所述顶层振子单元（4）与底层振子单元（5）都具有分形结构（7）；所述分形结构（7）包括上边沿水平分形结构（8）、下边沿水平分形结构（9）、垂直分形结构（10）；所述上边沿水平分形结构（8）与下边沿水平分形结构（9）沿振子单元中线对称；所述上边沿水平分形结构（8）包括：在底层振子单元（4）与顶层振子单元（5）的上边沿各挖三个长方形分别形成第一凹形区（11）、第二凹形区（12）、第三凹形区（13），在第二凹形区(12)的三条边上各加设一个正方形区域（15），在第一凹形区(11)通往第二凹形区（12）的边沿上，第二凹形区（12）通往第三凹形区（13）的边沿上，以及第三凹形区（13）通往振子单元垂直侧边的边沿上各加设一个正方形区域（15）；所述垂直分形结构（10）包括：在顶层振子单元（4）与底层振子单元（5）的垂直边处各加设两个正方形区域（14），在两个正方形区域（14）的中间沿垂直线上加设一个正方形区域（15）；在两个正方形区域（14）的上下边各加设一个正方形区域（15）；所述顶层对跖槽线辐射单元（2）与底层对跖槽线辐射单元（3）均为对跖半环路辐射单元，通过金属化过孔（6）上下连通，形成一个对称环；所述顶层对跖槽线辐射单元（2）与底层对跖槽线辐射单元（3）各具有一个上斜边，在上斜边的中点处挖去一个长方形区域（16）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕文俊，马壮，菅宝龙，吴西彤，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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