[发明专利]渐变多阶矩形密堆积拓频准自补天线

说明书

渐变多阶矩形密堆积拓频准自补天线，涉及超宽带天线。设低耗高性能电介质双面覆铜基板，覆铜面上表面设两个互为准自补的辐射贴片、阻抗匹配输入微带馈线；覆铜面下表面为金属接地板；金属接地板上刻有凹槽；下方馈入的阻抗匹配微带馈线的另一端与左侧辐射贴片第一层基本单元相连；左侧辐射贴片右上角有一个矩形缺口；左侧辐射贴片由一系列密堆积带尺度控制比的矩形基本单元由下而上逐阶垒叠延伸形成；矩形密堆积的模式由下而上垒叠而成，按上阶比下阶多一个基本单元递归组合而成；右侧辐射贴片是左侧辐射贴片对偶的准自补结构；右侧覆铜部分和左侧相反；左侧辐射贴片各层带尺度控制比的矩形基本单元边长按一定比率渐变。提高天线有效辐射面积。

技术领域

本发明涉及超宽带天线，尤其是涉及可用于拓展天线带宽及多频段覆盖天线设计，包括UWB、5G、多应用兼容通信体系领域的一种渐变多阶矩形密堆积拓频准自补天线。

背景技术

自2002年美国联邦通信委员会对超宽带频段做出规定后，全球范围内的科学家一直在致力于研究超宽带技术。各种类型超宽带天线非常之多，绝大部分都是围绕单极子天线辐射贴面变形完成的；有采用分形递归、多谐振辐射片(辐射棒)等。在无线通信应用频段增加后，多种制式一体化多兼容设计也成为研发热点。

各类超宽带、多频段天线不断朝着小型化，低剖面方向发展。2010年，Sun等人(M.Sun,Y.P.Zhang,Y.L.Lu.Integration of planar monopole antenna for ultrawide-band radios[J].AntennasPropagation Society International Symposium IEEE,2010,58(7):1-4)采用一种具有高介电常数的LTCC材料作为介质基板，使得天线工作带宽为2.85～11.1GHz，而天线尺寸仅为17mm*10mm，实现天线的小型化。但这种LTCC材料价格昂贵，且工作时会在基板表面产生表面波从而造成很大的损耗；2015年，Das等人(Das S,Chowdhury P,Biswas A,et al.Analysis of a Miniaturized Multiresonant WidebandSlotted Microstrip Antenna With Modified Ground Plane[J].IEEE Antennas andWireless Propagation Letters,2015,14(1):60-63)通过在一个三频微带天线的接地面上刻蚀多个不同尺寸的矩形槽，改变天线电流流径，从而拓展天线带宽，其最大带宽为3.67GHz～6.78GHz；2013年，Fallahi等人(FallahiH,Atlasbaf Z.Study of a Class ofUWB CPW-Fed Monopole Antenna With Fractal Elements[J].IEEE AntennasWirelessPropagation Letters,2013,12:1484-1487)采用分形技术，通过在一个正六边形天线的六个角上延伸出分形单元，改善辐射贴片的电流流径，使得天线的频带范围从原来的3.0～8.8GHz拓展至3.0～10.9GHz；同年，Gao等人(Gao G P,Hu B,Zhang J S.Design of aMiniaturization Printed Circular-Slot UWB Antenna by the Half-Cutting Method[J].IEEE AntennasWireless Propagation Letters,2013,12(1):567-570)利用对称切割技术将天线进行切割，只取原天线的一半，使得天线的最低频点由2.34GHz降至1.66GHz实现天线的小型化。2018年，Umair等人(UmairRafique,Mansoor Khan,MuhammadMateenHassan,et al.A Modified Super-Wideband Planar Elliptical MonopoleAntenna,Conference:2018Progress in Electromagnetics Research Symposium(PIERS-Toyama),2018,pp.2344-2349)通过椭圆形辐射贴片的单极子天线结合渐变式馈线和背板地面控制成功实现0.9～25GHz的超宽带。