[实用新型]分形元蓝牙及超宽带定位信标天线

说明书

本实用新型涉及一种分形元蓝牙及超宽带定位信标天线。包括基板和贴覆在基板正面的分形元引向辐射贴片，所述分形元引向辐射贴片由1个馈电分形偶极子天线、1个分形反射器和4个分形引向器组成；所述馈电分形偶极子天线、分形反射器、分形引向器均由相互对称的两条分形偶极子臂构成。本实用新型天线能够覆盖蓝牙通信频段、超宽带通信频段，具有定向辐射能力，零功率点波瓣宽度和半功率点波瓣宽度较小，副瓣电平较低，前后比较高，尺寸较小，辐射强度较高，有望作为一款性能优异的蓝牙及超宽带定位信标天线得到较大范围应用。

技术领域

本实用新型属于蓝牙天线、超宽带天线、定位信标天线、分形元微带引向天线领域，具体涉及一种分形元蓝牙及超宽带定位信标天线。

背景技术

室内定位系统是依靠无线通信与信标系统在室内环境中实现高精度定位的新一代定位系统，在仓储物流定位，全自动商业展示与无人售货，智慧工厂人员、物资、车辆定位，医院、展馆、博物馆楼内智能导航导览，重要人员与设备管控等领域得到了广泛的应用。

蓝牙技术和超宽带技术是目前使用最为广泛的室内定位技术。蓝牙定位系统具有低成本、低功耗的优势，可以实现精度小于1米的室内定位；超宽带定位系统的功耗稍高于蓝牙定位系统，但探测距离远、传输速率高、定位实时性好，可实现厘米级精度的室内定位。蓝牙定位系统和超宽带定位系统在应用场景、定位效果、功耗水平、设备成本等方面互为补充，二者结合可组成高低搭配、应用场景丰富的高适应性室内定位系统。

蓝牙通信的频段为2.400～2.4835 GHz，超宽带通信的频段为3.100～10.600GHz，蓝牙及超宽带定位信标天线需要能够同时覆盖蓝牙通信频段和超宽带通信频段，具有定向辐射能力，零功率点波瓣宽度和半功率点波瓣宽度较小，副瓣电平较低，前后比较高，尺寸较小，辐射强度较高。

分形元引向辐射结构是一种微带引向辐射结构。引向天线是一种性能优越的定向辐射结构，但是传统引向天线由全金属制成，是一种三维空间的立体天线，尺寸和重量较大，无法用于对天线尺寸要求严格的蓝牙定位信标和超宽带定位信标中。由馈电分形偶极子天线、分形反射器、分形引向器共同组成的微带引向辐射结构，是一种二维平面型天线结构，可以实现引向天线的小型化和低剖面化，有效缩小天线尺寸，减轻天线重量，使天线可以放置于蓝牙定位信标和超宽带定位信标中。

在分形元引向辐射贴片中，合理调节馈电分形偶极子天线和分形引向器的距离，可以使二者的辐射在馈电分形偶极子天线一侧反向抵消，而在分形引向器一侧同向叠加，实现定向辐射，使用多个分形引向器可以加强定向辐射的效果；合理调节馈电分形偶极子天线和分形反射器的距离，可以使二者的辐射在馈电分形偶极子天线一侧同向叠加，而在分形反射器一侧反向抵消，实现定向辐射。同时使用馈电分形偶极子天线、分形反射器、分形引向器后，分形元引向辐射贴片将实现在分形引向器一侧辐射加强、在分形反射器一侧几乎无辐射的较好的定向辐射效果。

分形元引向辐射结构中使用了一种全新的线式分形迭代结构——折线分形结构，它的初始结构是由长度相等的三段横向线段和二段纵向线段组成的垂直五折线，将其左右两段横向线段用线段长度为初始垂直五折线三分之一的小型垂直五折线替代，可得到1阶折线分形结构。对1阶折线分形结构中两个小型垂直五折线，做相似的替代后，可得到2阶折线分形结构。如此依次迭代，可以得到高阶折线分形结构。折线分形结构的整体和局部具有高度的自相似性，用于天线设计时可以使天线辐射结构具有均匀分布的射频电流，保证天线能够宽频带工作。

与本申请技术最接近的现有技术是传统引向天线，它是由全金属制成的三维立体结构的大型天线，需要外接强电设备进行馈电，无法用于电池小功率供电、对天线尺寸有严格限制的蓝牙定位信标和超宽带定位信标中。而本申请使用的分形元引向辐射结构是二维平面型天线结构，尺寸比传统引向天线小了数个数量级，可放置于蓝牙定位信标和超宽带定位信标中，可与定位信标共形，可使用电池小功率供电。而本申请使用的分形元引向辐射结构使用折线分形结构来提高天线的宽频带工作能力，这是传统引向天线从未使用过的技术。