[发明专利]带耦合枝节的多频宽带偶极子天线

说明书

本发明公开一种带耦合枝节的多频宽带偶极子天线，包括介质板、两个偶极子臂、两个耦合枝节和微带巴伦馈电线，两个偶极子臂和两个耦合枝节分别印制在介质板的两个面上，旋转同一个平面上的偶极子臂和耦合枝节180度后与另一平面上的偶极子臂和耦合枝节基于介质板对称；偶极子臂起拓宽频带作用，耦合枝节引入新的工作模式，增加天线的工作频带。偶极子臂中的半圆形部分和耦合枝节都采用分形的形式，在保证性能不变的情况下，缩小天线的面积。在阻抗匹配上，本发明引入小矩形增加天线的电感来抵消耦合带来的电容，在不需要复杂的外围匹配电路的情况下能使天线达到很好的匹配。

技术领域

本发明涉及多频宽带偶极子天线的领域，更具体地，涉及一种带耦合枝节的多频宽带偶极子天线。

背景技术

随着移动通信向 5G 时代的迈进，偶极子天线以结构简单，制作成本低以及性能良好而被广泛应用在移动通信装置及微波能量收集和传输领域中。传统的偶极子天线由两根导体组成，在中心位置馈电，总长度约为半波长，是大多数天线的基本单元。偶极子天线在增益方向图性能方面较单极子天线有了一定的提高，能获得较为满意的方向图特性，且偶极子天线有良好的辐射特性，波长缩短效应和谐振特性。通过控制偶极子上的电流幅度、相位以及空间位置之间的关系，偶极子天线可以广泛应用于基站天线、圆极化天线、多输入多输出（MIMO）天线中。

作为无线通信眼睛的天线直接影响着通信的质量和效率，在海量数据传输的大数据时代，这对通信设备的宽带化和多频化提出了越来越高的要求，因此更需要相适应的宽带多频天线的支撑。而设备的越来越小型化，对天线尺寸的要求也越来越严格。随着现代通信系统多种通信标准或制式的同时存在，对天线的要求也随之向宽频多频化和小型化方向发展。

通过在天线上开槽线的传统宽频技术在实现引入多个谐振频率的同时，也有可能引入不需要的频率。而通过加载寄生单元的多频化技术，既带来了各枝节间的相互耦合，也增加的天线了的尺寸。因此设计一种尺寸小，多频带，宽带的偶极子天线是具有重大意义的。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种带耦合枝节的多频宽带偶极子天线，该天线把偶极子的优越性能与宽频技术及小型化技术相结合，耦合枝节实现低频的引入，科赫分形使天线尺寸更小。本发明舍去了开槽实现多频的复杂建模和加工程序，又能使天线的尺寸更小，结构更加简单。

为了解决上述问题，本发明所提供的技术方案为：

一种带耦合枝节的多频带宽带偶极子天线，包括介质板、两个偶极子臂、两个耦合枝节和微带巴伦馈电线，介质板的上表面印制一个偶极子臂和一个耦合枝节，介质板的下表面印制另一个偶极子臂和另一个耦合枝节；

微带巴伦馈电线位于介质板的上下两表面，在介质板的上下表面中心与对应面的偶极子臂相连接；位于介质板上下两表面中心处的微带巴伦馈电线同时向介质板的一个侧边引出；

其中两个偶极子臂的位置关系是：旋转一个偶极子臂180度后与另一偶极子臂基于介质板中心对称；偶极子臂前半部分由一个雪花分形状贴片或一个半圆状贴片组成，后半部分则由一个矩形贴片组成；

两个耦合枝节的位置关系是：耦合枝节靠近介质板侧边，与偶极子臂的宽边耦合，旋转一个耦合枝节180度后与另一耦合枝节基于介质板中心对称；耦合枝节呈矩形成条状，或呈科赫分形状。

偶极子臂中前半部分采用半圆形结构的作用是增加电流有效流动路径，拓宽频带。而后半部分采用矩形结构的作用在进一步增加电流的有效流动路径的同时，采用矩形宽边能增加偶极子臂与耦合枝节的有效接触长度，更有利于偶极子臂与外侧的耦合枝节进行耦合馈电。

进一步地将偶极子臂中的半圆部分采用雪花分形代替，其优点是进一步增加电流的有效流动路径，在保持一定带宽的前提下，尽可能缩小贴片的面积。耦合枝节同样采用分形的形式，更进一步地缩小天线的面积。在耦合枝节与偶极子臂耦合较强的地方依然保持矩形长条，目的是保持偶极子臂与耦合枝节之间的强耦合。