[发明专利]一种类Sierpinski分形超宽带天线及其设计方法

权利要求书

1.一种类Sierpinski分形超宽带天线，包括介质基板，其特征在于：所述介质基板的一面上贴合有辐射单元、馈电单元和接地单元；

所述辐射单元为经过至少3次迭代分形形成的分形贴片、第一分贴片、第二分贴片构成的且为连通体的成形贴片，所述成形贴片上形成有蚀刻缝隙；

所述馈电单元与所述辐射单元的底部连接；

所述接地单元设置在所述馈电单元的两侧，所述接地单元的顶边边缘的中心位置形成矩形凹槽；

其中，所述分形贴片为Sierpinski分形结构；

所述分形贴片为Sierpinski分形结构的3阶结构，1阶结构为圆环与切除中间圆形的正六边形嵌套而成，2阶结构为1阶结构与缩小后的1阶结构的组合，3阶结构为2阶结构、缩小后的2阶结构的组合；

所述第一分贴片为圆形，圆形的第一分贴片嵌套在缩小后的2阶结构内，所述第二分贴片为矩形，所述第一分贴片通过第二分贴片与所述缩小后的2阶结构连接以构成成形贴片；

所述第一分贴片与缩小后的2阶结构之间留有空隙，且在该空隙内设置所述第二分贴片。

2.根据权利要求1所述的类Sierpinski分形超宽带天线，其特征在于：所述馈电单元为矩形金属贴片，所述馈电单元的尺寸为8.6-8.8mm*1.2-1.4mm，所述馈电单元位于所述介质基板的中线处，所述馈电单元的特征阻抗为50Ω。

3.根据权利要求2所述的类Sierpinski分形超宽带天线，其特征在于：所述接地单元的尺寸为7.6-7.8mm*5.4-5.6mm，每个接地单元与馈电单元之间的距离为0.25-0.45mm，所述接地单元的矩形凹槽的尺寸为2.8-3.2mm*1.8-2.2mm，且该凹槽与所述接地单元的两侧边缘的距离分别为0.8mm-1.2mm、1.3mm-1.7mm。

4.一种如权利要求3所述的类Sierpinski分形超宽带天线的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用Sierpinski分形方法，对辐射单元进行3次分形以得到分形贴片，在所述分形贴片上与第一分贴片及第二分贴片组合，构成连通体的成形贴片；

(2)对所述接地单元的结构进行改进和优化，对称设置的接地单元为矩形，且在该接地单元的顶边边缘的中心位置形成矩形凹槽；

(3)将馈电单元与辐射单元的底部连接形成整体。

5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于：所述Sierpinski分形方法进行3次分形包括以下步骤：

(1-1)在初始结构为圆环内嵌入一个正六边形，在正六边形的中间切除一个圆形使正六边形的中间具有空心圆，从而形成了第一迭代结构；

(1-2)将所述第一迭代结构缩小得到第一缩放结构，且将该第一缩放结构填充到第一迭代结构的空心圆内，从而形成了第二迭代结构；

(1-3)将第二次迭代结构缩小得到第二缩放结构，且将该第二缩放结构填充到第二迭代结构的空心圆内，从而形成了第三迭代结构；

(1-4)在所述第三迭代结构的空心圆内嵌入圆形的所述第一分贴片，圆形的第一分贴片与空心圆为同心圆，且该第一分贴片与第三迭代结构的空心圆之间留有间隙，所述第一分贴片的底部通过矩形的第二分贴片与第三迭代结构构成连通体的成形贴片，从而得到辐射单元。

6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于：所述步骤(1-2)、(1-3)中第一缩放结构及第二缩放结构的缩放比例为0.7-0.9。