[发明专利]一款分形超宽带天线

说明书

技术领域：

本发明涉及一款分形超宽带天线，属于无线通信技术领域。

背景技术：

超宽带(Ultra-wideband，UWB)技术是目前备受关注的一种新型短距离高速率无线通信技术。2002年，联邦通信委员会(FCC)发布了一个带宽标准为7.5GHz的超宽带无线通信频段，覆盖的频率范围为3.1GHz-10.6GHz，在工业和学术方面，超宽带无线电技术已经投入大量的研究工作。与其他传统的无线通信技术相比较，UWB的技术特点主要有传输速率高、通信距离短、平均发射功率低、隐蔽性好，不易被截获，保密性高、多径分辨率极高、适合于便携型应用等。传统的UWB技术使用基带传输，无需进行射频调制和解调，使得UWB设备功耗小，成本低，灵活性高，适合于便携型无线应用。

天线应用分形技术是一种更有效拓展带宽和减小尺寸的方法，也是一种有效实现超宽带的方法。由于分形结构具有自相似的特性，分形天线表现出多频的特性，通过调节分形结构中的参数，将多频的各个谐振点相互拉近，进而实现天线的宽带特性。其次，由于分形结构具有空间填充特性，使得微带天线具有小型化的特性。分形结构扩展频带源于形成分形图形的空间填充性和自相似性。经过分形后，图形会包含一些细小的结构，这些结构产生了连续的谐振，形成了较宽的频带。增加迭代次数，进而达到超宽带的要求。因此，分形天线技术极大促进了超宽带天线技术的发展与应用。

本发明的基于分形结构的超宽带天线，经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术之不足，而提供一款分形超宽带天线。

本发明的分形超宽带天线，由介质板(3)，印制在介质板一面上且直接连通的辐射单元(2)和馈电单元(4)，以及印制在介质板另一面上的接地单元(6)构成，其中：

a.辐射单元(2)为经两次或两次以上迭代分形而形成的且为连通体的金属贴片，其上蚀刻有缝隙(1)；

b.接地单元(6)为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽(5)。

所述辐射单元2的分形方法为：

a.将半径为R的圆分成六个角度为60°的扇形，首先对每一个扇形切除一个半径为R/2，角度为60°的小扇形，然后对剩余的六个相同结构分别进行图形扩充，扩充部分是以半径为R的60°扇形的弦为直径的半圆弧与剩余部分包围而成，从而形成了第一次迭代；

b.对第一次迭代后的结构中的六个半圆结构分别进行三等分，按照第一次迭代的方式进行切除和扩充，切除部分是半径为R/4，角度为60°的扇形，扩充部分是以半径为R/2的60°扇形的弦为直径的半圆弧与剩余部分包围而成，从而形成了第二次迭代。

以此类推，能得到三次及以上迭代次数的天线。本发明通过增加迭代次数来增加天线的谐振频率点，且增加了带宽。

经二次迭代形成的辐射单元2，如图1所示。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、具有超宽带、多频工作、方向性好、驻波比小，并且实现了良好阻抗匹配的优点。

2、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、损耗低，满足平面设计的要求。

3、制作成本低、精度高、可重复性好，适合于小型化设备使用，便于批量生产。

附图说明：

图1为本发明的正视图结构示意图。

图2为本发明的后视图结构示意图。

图3为本发明中天线回波损耗的仿真和测试结果。

图4-a和图4-b分别为在2.5GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。

图5-a和图5-b分别为在6.5GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。

图6-a和图6-b分别为在9.75GHz时E面和H面仿真与测量的辐射方向图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的一款分形超宽带天线，由介质板3，印制在介质板一面上且直接连通的辐射单元2和馈电单元4，以及印制在介质板另一面上的接地单元6构成，其中：

a.辐射单元2为经两次或两次以上迭代分形而形成的且为连通体的金属贴片，其上蚀刻缝隙1；

b.接地单元6为梯形的金属贴片，在其上底边缘的中心位置蚀刻有一长方形槽5。

所述辐射单元2的分形方法为：