[发明专利]一种采用Peano分形的四连环小型折合振子天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用四连环结构和二阶皮亚诺(Peano)分形曲线结构以及长度可微调的直导体结构的小型化折合振子天线。

背景技术

随着通信技术的飞速发展，各种各样的通信产品与技术也不断地出现。随着集成电路技术的日益成熟，电子产品尺寸也不断减小。在通信电子产品中用来收发信号的天线，其尺寸大小直接关系到电子产品的小型化。。

天线是用以收发电磁波的一种元件，可从工作频段、方向图、反射系数和增益等参数来评定天线的性能。为了适应激烈的市场竞争，当今电子产品对天线的小尺寸、高性能更是提出了更高的要求。对于不同的通信电子产品，其功能不尽相同，因此用以收发信号的天线形式更是多样化，例如菱形天线(Rhombic Antenna)、正交叉式天线(Turnstile Antenna)、微带天线、倒F形天线等。其中，折合振子天线具有结构简单、重量轻、加工简单、便于共形、以及可与其它电路元件集成在一起等优点。现有的折合振子天线尺寸约为半波长，进一步减小天线的尺寸成了这一领域的重要目标。

根据目前检索发现，J.Romeu等提出了一种使用Koch分形曲线的贴片天线，采用分形结构的天线比起相同尺寸的传统天线，谐振频率向低频偏移，使用该结构能够减小天线尺寸。Zhong-Wu yu等提出了一种Koch分形缺陷接地结构微带天线，该天线能够直接用50Ω微带传输线馈电，并且具有宽带特性。E.E.C.Oliveira提出了一种带EBG结构的Koch分形小型化贴片天线，该天线具有更好的阻抗匹配，并且比传统的矩形贴片天线尺寸减小了28％。E.C.Lee等提出了一种由四个Minkowski分形曲线构成的天线。该天线的尺寸小于0.5m，增益可达0dB以上，效率可达48％，改善了天线的辐射性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种采用皮亚诺(Peano)分形的四连环小型折合振子天线，进一步提高天线设计优化的自由度，在不增加天线加工难度和成本的前提下，使天线尺寸进一步小型化；改变传统折合振子天线形式，在减小天线尺寸的同时，提高天线的辐射特性；实现调节谐振频率的功能，拓展天线应用场合。

为了实现上述目的，本发明一种采用Peano分形的四连环小型折合振子天线，其特征在于至少包括：

介质基板，具有相互平行的第一表面和第二表面；

微带线，位于所述基板的第一表面中，所述微带线具有四连环结构、二阶Peano分形结构以及可调结构，Peano分形结构的一端通过一段与外侧环形相切的直导体与环形结构相连，另一端与一段长度可微调的直导体结构相连；

所述四连环结构具有：

对称结构，四个圆环关于中间两个小圆环圆心连线的垂直平分线成轴对称，四个圆环的圆心在同一条直线上，相邻的两个圆环彼此相切，中间的两个圆环直径较小，外侧的两个圆环直径较大；外侧的大圆环内部分别带有三段波浪线，波浪线由两个互相相切并且与大环内切的半环连接而成，三段波浪线由同一段波浪线围绕大圆环圆心旋转形成，中间的小圆环内部分别带有两段直导体；

所述Peano分形结构具有：

对称结构，该Peano分形结构关于中间两个小圆环圆心连线的垂直平分线成轴对称，每一侧的分形结构是一个二阶Peano分形曲线，每一个二阶Peano分形曲线是由一阶Peano分形曲线经过迭代运算生成；

所述长度可微调的直导体结构具有：

对称结构，该可调结构为两段直导体，与二阶Peano分形曲线末端相连，两段直导体关于中间两个小圆环圆心连线的垂直平分线成轴对称，每一侧的直导体长度可以通过腐蚀减小或粘贴铜箔加长来调节，通过调节直导体长度可以调节天线谐振频率。

进一步的，所述四连环结构实现如下：

外侧的大圆环内部分别带有三段波浪线，中间的小圆环内部分别带有两段直导体；左侧大圆环中包含三段波浪线，第一段为与大圆环上部相内切的波浪线，该波浪线由一个与大圆环内切的小环的左半部分和另一个与该小环相切的等大小环的右半部分连接而成，组成波浪线的两个半环的圆心与大圆环圆心在同一直线上且与四个连环圆心所在直线相互垂直，该波浪线围绕大圆环圆心逆时针旋转90°得到第二条波浪线，继续逆时针旋转90°得到第三条波浪线；同理可得右侧大圆环中三段波浪线；左侧小圆环内部的两段直导体在同一条直线上，所在直线与四个连环圆心所在直线相互垂直，同理可得右侧小圆环中两段直导体。

进一步的，所述二阶Peano分形结构实现如下：