[发明专利]生长树‑十字复合分形天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种生长树-十字复合分形天线。

背景技术

如今，移动通信技术在飞速进步，移动通信系统正在以前所未有的速度不断更新换代。第五代移动通信系统将在2020年前后投入使用，它在频谱宽度、数据传输速度等方面都有较大的优势，可以在未来10年内满足移动数据流量高速增长的需求。2015年，国际电信联盟确定了第五代移动通信的三个候选频段为：3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz和4.800～4.990GHz。

能够发射和接收移动通信无线信号的天线是移动通信系统的重要组成部分，天线的性能对移动通信系统的整体性能有着较大影响。第五代移动通信系统对天线的性能要求是：尺寸足够小，能够放进移动终端里；辐射性能好，工作频带内天线回波损耗最小值小于-20dB；工作带宽大，天线工作频带需要覆盖第五代移动通信的三个候选频段3.300～3.400GHz、4.400～4.500GHz和4.800～4.990GHz。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尺寸小、工作频带内的回波损耗最小值小于-20dB、能够完全覆盖第五代移动通信的三个候选频段的生长树-十字复合分形天线。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种生长树-十字复合分形天线，它包括基板以及贴覆在基板正面的辐射贴片；所述辐射贴片为生长树-十字复合分形结构；所述生长树-十字复合分形结构使用生长树分形结构作为基本结构，基本结构内部的小正方形金属区域用十字分形结构替代。

优选地，所述生长树-十字复合分形结构使用至少3阶的生长树分形结构。

优选地，所述生长树-十字复合分形结构使用至少2阶的十字分形结构。

优选地，所述辐射贴片的竖向对称中心线上开设有断开间隙，在断开间隙的两侧各设有一个天线馈电点。

优选地，所述基板为低损耗微波陶瓷基板，其相对介电常数为5～8。

优选地，所述基板的形状为矩形，尺寸是22mm±1mm×22mm±1mm，厚度为0.5mm～1mm。

优选地，所述生长树-十字复合分形辐射贴片总尺寸是20mm±0.1mm×11mm±0.1mm。

优选地，所述天线辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。

较之现有技术而言，本发明的优点在于：现有分形天线只是单体分形结构，只有天线的外边沿按照一种分形迭代方式进行折叠，而天线内部区域并无进行分形迭代，天线的自相似性局限于边沿曲线附近。而本发明设计的生长树-十字复合分形结构将生长树分形结构和十字分形结构相结合，天线的边沿曲线和内部结构都具有自相似性，射频电流在整个复合分形辐射贴片上都能够较为均匀的分布，天线具有较大的工作带宽，完全能够满足第五代移动通信系统对天线的性能要求。

附图说明

图1为0阶生长树分形结构。

图2为1阶生长树分形结构。

图3为2阶生长树分形结构。

图4为3阶生长树分形结构。

图5为0阶十字分形结构。

图6为1阶十字分形结构。

图7为2阶十字分形结构。

图8是本发明辐射贴片的一种实施例的结构示意图。

图9为图8所示实施例的回波损耗(S₁₁)性能图，图中的横坐标表示频率Frequency(GHz)，纵坐标表示回波损耗强度(The return loss of the antenna(dB))。

标号说明：1基板、2辐射贴片、3断开间隙。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：

一种生长树-十字复合分形天线，它包括基板以及贴覆在基板正面的辐射贴片；所述辐射贴片为生长树-十字复合分形结构；所述生长树-十字复合分形结构使用生长树分形结构作为基本结构，基本结构内部的小正方形金属区域用十字分形结构替代。

图1至图4是生长树分形结构的迭代过程示意图。在生长树分形结构的迭代过程中，其原始结构为偶极子天线；将两个偶极子臂作为“树干”，在其顶端各生长出两个垂直于偶极子臂、长度为偶极子臂一半的“树枝”，构成1阶生长树分形结构；在1阶生长树分形结构的4个“树枝”顶端各生长出两个垂直于“树枝”、长度为“树枝”一半的“小树枝”，构成2阶生长树分形结构；在2阶生长树分形结构的8个“小树枝”顶端各生长出两个垂直于“小树枝”、长度为“小树枝”一半的“微树枝”，构成3阶生长树分形结构。按照这种方法继续迭代，则可得到高阶生长树分形结构。