[发明专利]一种分形阵列复合螺旋天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线设计领域，特别是一种分形阵列复合螺旋天线。

背景技术

我国的第二代、第三代移动通信技术已实现了成熟的商业化运作，GSM、TD-SCDMA、WCDMA等不同制式的移动通信信号将长期共存。第四代移动通信技术日趋成熟，中国拥有自主知识产权的TD-LTE标准已进入商业化的实用阶段，拥有广阔的应用前景。第五代移动通信是面向2020 年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统，具有超高的频谱利用率和能效，在传输速率和资源利用率等方面有较大优势。国际电信联盟（ITU）召开的2015年世界无线电通信大会确定了第五代移动通信的候选频段。

目前，第二代移动通信依然得到广泛应用、第三代移动通信方兴未艾、第四代移动通信已开始普及，正在研发中的第五代移动通信系统将与其他无线移动通信技术密切结合，构成新一代无所不在的移动信息网络，满足未来10 年移动互联网流量增加1000 倍的发展需求，将在2020年前后投入商业运营。不同频率、不同制式的移动通信无线信号将在空间长期共存，这就要求移动通信天线具备多频段兼容的功能，能够同时覆盖GSM 905～915 MHz、950～960 MHz、1710～1785 MHz、1805～1880 MHz频段，TD-SCDMA 1880～1920 MHz、2010～2025 MHz、2300～2400 MHz频段，WCDMA 1920～1980 MHz、2110～2170 MHz频段，TD-LTE 2570～2620 MHz频段，第五代移动通信3300～3400 MHz、4400～4500 MHz、4800～4990 MHz候选频段，并实现移动通信系统小尺寸、低厚度、低回波损耗、大工作带宽的要求。

平面螺旋天线是一种具有超宽工作频带的非频变天线，很适合用于设计多频段兼容移动通信天线。现有的平面螺旋天线是单一的平面等角螺旋结构或阿基米德螺旋结构。平面等角螺旋天线所需尺寸较小，电流在其上迅速衰减，满足截断条件，但变化较快的电流也导致其宽频带工作性能在螺旋类天线中相对较弱；阿基米德螺旋天线是一种等线宽的螺旋天线，电流在其上缓慢衰减，天线具有超大的工作带宽和稳定的工作频率，但因为电流衰减较慢，要满足截断条件，阿基米德螺旋线需要旋转10个周期以上，导致天线需要较大的尺寸。

与本申请技术最接近的现有技术是平面等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线，它们是本课题组成员的前期研究成果，目前已有两项发明专利授权：

1. 游佰强、林斌、周建华、熊兆贤、郑建森、汤伟、徐伟明，射频识别系统矩形阵列光子带隙陶瓷平面螺旋双频带天线，专利号：200810071310.7，已于2012年01月04日授权。

2. 周建华、罗勇、林斌、郑建森、李伟文、游佰强、熊兆贤，三频光子带隙介电常数渐变陶瓷阿基米德螺旋天线，专利号：200810071967.3，已于2012年07月04日授权。

单一的平面等角螺旋天线或阿基米德螺旋天线虽然具有较大的工作带宽，但作为单体天线，难以实现对第二代、第三代、第四代、第五代移动通信频段的同时覆盖。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种分形阵列复合螺旋天线，能够兼容第二代、第三代、第四代、第五代移动通信频段，并且能够同时覆盖905～915 MHz、950～960 MHz、1710～1785 MHz、1805～1880 MHz、1880～1920 MHz、1920～1980 MHz、2010～2025 MHz、2110～2170 MHz 、2300～2400 MHz、2570～2620 MHz、3300～3400 MHz、4400～4500 MHz、4800～4990 MHz 等多个通信频段，同时满足小尺寸、低厚度、低回波损耗以及大工作带宽的要求。

本发明采用以下方案实现：一种分形阵列复合螺旋天线，包括基板和贴覆在基板正面的分形阵列复合螺旋辐射贴片，所述分形阵列复合螺旋辐射贴片包括由64个复合螺旋小天线按照谢尔宾斯基分形阵列结构排列组成的天线阵列。

进一步地，所述复合螺旋小天线的大小为3.5mm±0.1mm×3.5mm±0.1mm。