[发明专利]分形结构接收散射电磁波吸波装置

说明书

技术领域

本发明属于电磁能量接收天线技术领域，具体涉及一种用于接收环境中射频能量的分形结构接收散射电磁波吸波装置。

背景技术

近年来，超低功耗、低电压电子元器件及电路的大量出现以及现实生活中大量不易更换电池的电子微系统的广泛使用，引起了人们对环境射频能量收集技术研究的广泛关注。

当前，环境射频能量收集的研究及应用主要在低功耗且不易更换电池的无线传感网络节点及植入式电子设备等方面。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种结构简单且设计合理的分形结构接收散射电磁波吸波装置，该天线较其它天线而言拥有的更小的尺寸、相对较低的回拨损耗、良好的阻抗匹配和较高的增益。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，分形结构接收散射电磁波吸波装置，其特征在于包括由上到下尺寸一致介质基板和接地板，其中介质基板上表面贴附有金属天线贴片，介质基板的中部设有垂直贯穿介质基板的圆柱形金属导体，接地板上设有与圆柱形金属导体底面同心的圆孔，所述金属天线贴片的圆形覆盖面的半径为0.1115λ，其中λ＝122mm，λ为2.45GHz射频的波长，厚度为0.02mm，材料为铜，所述介质基板的材料为Rogers RO6010，介电常数ε_r＝10.2，厚度d＝2.54mm，长度和宽度均为30mm，金属天线贴片的中心点与介质基板上表面的中心点位置一致；所述金属天线贴片的设计形状及尺寸满足如下要求，建立平面直角坐标系，根据以下公式进行金属天线贴片的设计：

将以上公式得到的线段依次连接，得到原始图形，将原始图形缩小到原来的0.8倍，得到缩小图形1，以点O(0mm,0mm)作为旋转点，将缩小图形1顺时针旋转30°，得到旋转图形1，将原始图形以点O(0mm,0mm)作为旋转点，顺时针旋转60°，得到旋转图形2，将原始图形沿x轴和y轴方向分别缩小到原来的0.5倍，得到缩小图形3，以点O(0mm,0mm)作为旋转点，将缩小图形1顺时针旋转90°，得到旋转图形3，将原始图形沿x轴和y轴方向上的长度分别缩小到原来的0.8倍，得到缩小图形4，以点O(0mm,0mm)作为旋转点，将缩小图形1顺时针旋转-30°，得到旋转图形4，将原始图形以点O(0mm,0mm)作为旋转点，顺时针旋转-60°，得到旋转图形5，将原始图形沿x轴和y轴方向分别缩小到原来的0.5倍，得到缩小图形6，以点O(0mm,0mm)作为旋转点，将缩小图形1顺时针旋转-90°，得到旋转图形6，将原始图形沿x轴和y轴方向分别扩大到原来的1.2倍，得到扩大图形1，依次连接点W(-10mm，0mm)、E(0mm，10mm)和F(0mm,-10mm)，得到等腰三角形WEF，将旋转图形1、旋转图形2、旋转图形3、旋转图形4、旋转图形5、旋转图形6、扩大图形1和等腰三角形WEF合并，得到初始图形1，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转30°并整体缩小为原来的0.8倍，得到初始图形2，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转60°，得到初始图形3，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转90°并整体缩小为原来的0.8倍，得到初始图形4，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转120°，得到初始图形5，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转150°并整体缩小为原来的0.8倍，得到初始图形6，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转180°，得到初始图形7，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转210°并整体缩小为原来的0.8倍，得到初始图形8，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转240°，得到初始图形9，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转270°并整体缩小为原来的0.8倍，得到初始图形10，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转300°，得到初始图形11，将初始图形1以点为旋转点，顺时针旋转330°并整体缩小为原来的0.8倍，得到12，初始图形1、初始图形2、初始图形3、初始图形4、初始图形5、初始图形6、初始图形7、初始图形8、初始图形9、初始图形10、初始图形11和初始图形12合并得到封闭图形，将封闭图形的圆形覆盖面的半径缩小到原来的0.492倍得到所需特定形状和尺寸的金属天线贴片得到所需的金属贴片；所述圆柱形金属导体的一端与金属天线贴片连接，圆柱形金属导体的材料为铜，其底面半径r＝0.5mm，厚度d＝2.54mm，圆柱形金属导体与金属天线贴片的连接处圆心与介质基板四条侧边的垂直距离分别为16.51mm、16.51mm、13.49mm和13.49mm，与圆柱形金属导体相对的接地板上圆孔的孔径R＝1.9mm，所述圆柱形金属导体另一端的输出接口与能量管理电路相连，该能量管理电路用于将吸收到的能量进行储存。