[发明专利]一种多频段兼容分形阵列天线

说明书

本发明涉及一种多频段兼容分形阵列天线，具体包括基板、贴覆在所述基板背面的天线接地板和贴覆在所述基板正面的蝶形仿生分形阵列辐射贴片；所述天线接地板为全金属接地结构，所述蝶形仿生分形阵列辐射贴片是由46个蝶形仿生小天线按照希尔伯特分形阵列结构排列组成的天线阵列。本发明具有较高的辐射强度和超宽的工作带宽，可以同时覆盖第二代、第三代、第四代、第五代移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是一种多频段兼容分形阵列天线。

背景技术

多网合一是目前无线通信发展的重要趋势。移动通信手机、射频识别读写器、超宽带通信手持终端是三种常见的无线通信手持终端设备，它们的工作频率接近，具有很大的整合潜力。如果一款天线能够同时覆盖第二代至第五代移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段，使用这款天线的智能手机就将兼具射频识别读写器和超宽带通信手持终端的功能，可以读写校园卡、身份证、银行芯片卡、门禁卡、物流标签信息，可以实现近距离高速数据传输，智能手机将升级成为多功能的“智能终端”。

目前，第二代、第三代、第四代移动通信模式长期共存，第五代移动通信即将于2020年投入使用，一款移动通信手机天线需要覆盖的频段为第二代移动通信GSM制式0.905～0.915 GHz、0.950～0.960 GHz、1.710～1.785 GHz、1.805～1.880 GHz频段，第三代移动通信TD-SCDMA制式1.880～1.920 GHz、2.010～2.025 GHz、2.300～2.400 GHz频段，第三代移动通信WCDMA制式1.920～1.980 GHz、2.110～2.170 GHz频段，第四代移动通信TD-LTE制式 2.570～2.620 GHz频段，第五代移动通信3.300～3.400 GHz、4.400～4.500 GHz、4.800～4.990 GHz三个候选频段。目前，射频识别技术最具有应用前景的频段为0.902～0.928GHz、2.400～2.4835 GHz和5.725～5.875 GHz。美国联邦通信委员会（FCC）确定的超宽带(UWB)通信的频段为3.100～10.600 GHz，这一标准现在已成为超宽带通信系统天线的国际标准。兼容移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段的“智能终端”天线需要覆盖上述所有频段，并同时满足小尺寸、低厚度、低回波损耗、大工作带宽的要求，具有较大的性能冗余，能够在各种不可预知的恶劣电磁环境下保证无线通信信号的传输质量。

仿生学是研究生物系统的结构和性质并为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学，它通过研究生物体的结构、功能及工作原理，将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和机器，以及创造新技术。在自然界中，蝴蝶的身体和翅膀对电磁波具有良好的吸收作用。模仿蝴蝶的外形并合理馈电，可以设计兼具收发电磁波功能的、性能优异的射频天线。

分形几何是通过迭代产生的具有自相似特性的几何结构，它的整体与局部之间以及局部与局部之间都具有自相似性，天线的分形设计是电磁理论与分形几何学的融合。与传统电磁器件相比，基于分形结构的电磁器件具有小型化、宽频带、多频工作、自加载等优点，能够很好的满足移动通信系统对电磁器件的性能要求。分形阵列是将多个阵元天线按照分形迭代规律排布为天线阵列的组阵方法，可以充分发挥分形结构自相似性的优点，在通过组阵增强天线辐射强度的同时，保证天线阵列具有较大的工作带宽。

与本申请技术最接近的现有技术是仿生超宽带天线，目前已有一项发明专利授权：

1. 刘英、龚书喜、姜文、李延平、洪涛、王文涛，低雷达散射截面的超宽带仿生天线，专利号：200910023245.5，已于2012年9月5日授权。

该项专利使用类似昆虫触角的仿生辐射结构，与本发明的蝶形仿生辐射结构完全不同。该项专利申请的是单体天线，而本申请将蝶形仿生小天线，按照希尔伯特分形阵列结构排列组成阵列天线。