[发明专利]一种基于希尔伯特分形的倒F多频天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种基于希尔伯特分形的倒F多频天线。

背景技术

现代通信的发展对天线的小型化、多频率谐振提出了越来越高的要求。天线小型化的一种方法是添加接地板,利用金属导体的镜像效应,可使天线的尺寸减小一半。采用倒F或倒L结构是天线小型化和低剖面设计的另一种行之有效的方法。然而倒F天线的频带利用率较低，只能在一个频率段内显示很好的匹配，用分形曲线来构建天线是近年来的热门课题,人们常利用其空间填充能力来增加天线的电长度，提高天线的辐射能力，实现天线的多频多模设计。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种新型的、在2.56GHz-2.68GHz、3.57GHz-3.68GHz及9.06GHz-9.24GHz频段的基于希尔伯特分形的倒F多频天线。该天线相较于一般的双频天线，尺寸大大缩减，适于无线通信系统及设备，是最近电磁领域、可穿戴设备领域研究的热点，有极大的发展前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于希尔伯特分形的倒F多频天线，包括介质基板、辐射贴片、接地板和馈电网络，所述辐射贴片设置为基于希尔伯特分形的倒F形状，所述介质基板的规格尺寸为110mm×50mm×0.8mm，由玻璃纤维环氧树脂材料FR4构成，所述介质基板上设有过孔，介质基板的相对介电常数为4.4，介电损耗正切值为0.02；所述接地板位于于所述介质基板下侧，规格尺寸为90mm×50mm，所述辐射贴片位于介质基板上表面，所述辐射贴片包括希尔伯特分形谐振部分、接地孔和激励端口三部分，天线的接地孔通过所述过孔与接地板连接，所述激励端口为馈电点。

所述接地孔和馈电点的距离为4-6mm，馈电网络由宽度为0.2-0.4mm的微带线构成。

所述谐振部分的尺寸范围为(16～20)mm×(16～20)mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.通过仿真分析得到本发明天线在2.6GHz、3.6GHz以及9.1GHz的谐振带宽分别为120MHz、110MHz和180MHz，有效缩减了通信设备的天线数量,实现了天线的多频功能。

2.采用倒F结构，利用金属导体的镜像效应，使天线的尺寸减小一半，实现了天线的小型化和低剖面设计，实现了小型化和多频化的结合。

附图说明

图1(a)、图1(b)是倒F天线及本发明的俯视结构示意图。

图2是本发明的侧视结构示意图。

图3是希尔伯特迭代变换过程。

图4是本发明具体实施例的结构尺寸示意图。

图5(a)、图5(b)和图5(c)为不同尺寸天线的回波损耗图。

附图标记：1-辐射贴片，2-过孔，3-介质基板，4-接地板，5-谐振部分，6-激励端口，7-接地孔

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明保护一种基于希尔伯特分形的倒F多频天线，包括介质基板3、辐射贴片1、接地板4和馈电网络，辐射贴片1设置为基于希尔伯特分形的倒F形状，由玻璃纤维环氧树脂材料FR4构成，介质基板3上设有过孔2，其相对介电常数为4.4，介电损耗正切值为0.02；接地板4位于于介质基板3下侧，辐射贴片1位于介质基板3上表面，辐射贴片1包括希尔伯特分形谐振部分5、接地孔7和激励端口6三部分，天线的接地孔7通过所述过孔2与接地板4连接，激励端口6为馈电点。

如图1(a)所示，倒F天线的谐振部分平行于地面，有两个拐弯处，这两个拐弯处分别作为接地孔7与激励端口6通过过孔2与地面相连，由于其形状像一个面向地面的字母F，因此将此种天线称为倒F天线。如图1(b)所示，本天线由倒F天线的谐振部分经过希尔伯特变换而成的，希尔伯特变换过程如图3所示，本天线采用的是希尔伯特三阶变换结果，该曲线具有自相似性，可以增加天线的谐振频率点，从而实现天线的多频特性。

如图4所示：该图表示的是本实施例天线经过优化设计后的尺寸图，具体尺寸参数如下：

L1＝18.5mm，L2＝2.31mm，L3＝20mm，W＝0.375mm，H＝2.5mm，GndX＝50mm，GndY＝90mm，S＝5mm，介质基板厚度为0.8mm。

进一步的，利用全波电磁仿真软件HFSS，对天线的回波损耗进行了仿真并对其结构进行了优化。