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康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線的制作方法

文檔序號:10908818閱讀:483來源:國知局
康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種康托爾?明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,它包括基板、天線接地板和輻射貼片,天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上,所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu),所述輻射貼片為康托爾?明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。本實用新型的目的在于提供一種能夠完全覆蓋第四代移動通信TD?LTE標(biāo)準(zhǔn)的2570MHz~2620MHz頻段和第五代移動通信的3300~3400MHz候選頻段的康托爾?明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線。
【專利說明】
康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線?!颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前,第四代移動通信技術(shù)日趨成熟,已進入商業(yè)化的實用階段。TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)是一種擁有廣闊的應(yīng)用前景的第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn),是中國的第四代移動通信主流標(biāo)準(zhǔn),TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的常用工作頻段為2570MHz?2620MHz。第五代移動通信是面向2020年以后移動通信需求而發(fā)展的新一代移動通信系統(tǒng),具有超高的頻譜利用率和能效,在傳輸速率和資源利用率等方面有較大優(yōu)勢。國際電信聯(lián)盟(ITU)召開的2015年世界無線電通信大會(WRC-15)上,提出了第五代移動通信的潛在候選頻段,其中3300?3400MHz頻段是最重要的候選頻段之一。
[0003]未來的移動通信設(shè)備在使用過程中必須要面對這樣一個問題:多代移動通信系統(tǒng)將在很長的一段時間內(nèi)共存,這就要求未來的移動通信天線具備多頻段兼容的功能。第四代、第五代移動通信系統(tǒng)對天線的性能要求是:能夠放入移動通信終端設(shè)備里,同時滿足小尺寸、低厚度、低回波損耗、大工作帶寬和全向輻射這五個要求,能夠完全覆蓋第四代移動通信TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的2570MHz?2620MHz頻段和第五代移動通信的3300?3400MHz候選頻段。 復(fù)合分形結(jié)構(gòu)由兩種或兩種以上傳統(tǒng)分形結(jié)構(gòu)融合而成,邊沿曲線和內(nèi)部金屬輻射區(qū)都將具有自相似結(jié)構(gòu),在多頻段兼容方面具有獨特的優(yōu)勢,適合用于設(shè)計兼容第四代、第五代移動通信系統(tǒng)的高性能移動通信天線。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種能夠完全覆蓋第四代移動通信TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的 2570MHz?2620MHz頻段和第五代移動通信的3300?3400MHz候選頻段的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線。
[0005]本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,它包括基板、天線接地板和輻射貼片,天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上,所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu),所述輻射貼片為康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地,所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu),將基本結(jié)構(gòu)內(nèi)部的小正方形金屬區(qū)域用明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代。
[0007]優(yōu)選地,所述康托爾_明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用的康托爾分形結(jié)構(gòu)至少為2階結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選地,所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用的明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)至少為2階結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地,所述基本結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心設(shè)有天線饋電點。
[0010]優(yōu)選地,所述基板為低損耗微波陶瓷基板,其相對介電常數(shù)為11-15。[0〇11] 優(yōu)選地,所述基板的形狀為矩形,尺寸是30mm ± 1mm X 30mm± 1mm,厚度為2mm 土 0?2mm〇
[0012]優(yōu)選地,所述康托爾-明可夫斯1基復(fù)合分開多福射貼片總尺寸是24mm± 1mm X 24mm 土 lmm〇
[0013]優(yōu)選地,所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
[0014]較之現(xiàn)有技術(shù)而言,本實用新型的優(yōu)點在于:現(xiàn)有分形天線結(jié)構(gòu)多為單一分形結(jié)構(gòu),分形的自相似特性只體現(xiàn)在天線的邊沿部位,天線內(nèi)部的金屬區(qū)域仍是普通的金屬輻射區(qū),沒有自相似特性。而我們設(shè)計的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形天線結(jié)構(gòu),使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu),將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代,兩種面分形結(jié)構(gòu)融合在一起,使天線從里到外都具有自相似特性,整個復(fù)合分形輻射貼片中的射頻電流都將均勻分布,天線將具備很強的多頻帶兼容能力,且在各個工作頻帶都具有很好的輻射強度和很大的工作帶寬。天線能夠同時實現(xiàn)小尺寸、低厚度、低回波損耗、大工作帶寬和全向輻射這五個要求,滿足第四代、第五代移動通信系統(tǒng)對天線的性能要求。【附圖說明】
[0015]圖1是康托爾分形結(jié)構(gòu)的迭代過程示意圖。在圖1中,(a)為1階康托爾分形結(jié)構(gòu); (b)為2階康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0016]圖2是明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)的迭代過程示意圖。在圖2中,(a)為0階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu);(b)為1階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu);(c)為2階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)。
[0017]圖3是康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形輻射貼片結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇18]圖4為本發(fā)明實施例的回波損耗(Sn)性能圖,圖中的橫坐標(biāo)表示頻率Frequency (GHz),縱坐標(biāo)表示回波損耗強度(The return loss value of the antenna(dB))。
[0019]標(biāo)號說明:1基板、2輻射貼片、3天線饋電點?!揪唧w實施方式】
[0020]下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本【實用新型內(nèi)容】進行詳細說明:
[0021]—種康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,它包括基板、天線接地板和輻射貼片,天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上,所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu),所述輻射貼片為康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。
[0022]所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu),將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代。
[0023]康托爾分形結(jié)構(gòu)的迭代過程如圖1所示,其初始單元為正方形貼片,將其等分為四行四列十六個小正方形。去掉第一行第三個小正方形、第二行第一個小正方形、第三行第四個小正方形、第四行第二個小正方形,剩下十二個小正方形,即構(gòu)成1階康托爾分形結(jié)構(gòu)。將 1階康托爾分形結(jié)構(gòu)的每個小正方形再分別等分為四行四列十六個小小正方形。去掉第一行第三個小小正方形、第二行第一個小小正方形、第三行第四個小小正方形、第四行第二個小小正方形,得到2階康托爾分形結(jié)構(gòu)。按此迭代,可生成各高階康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0024]明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)的迭代過程如圖2所示,其初始單元為邊長為L正方形貼片, 將每條邊三等分,將每邊中間長度為L/3的線段向正方形內(nèi)側(cè)平移h,形成4個矩形缺口,設(shè)缺口的深度與寬度之比為P,不同的P值將對應(yīng)不同的1階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)。對1階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)的每條線段三等分,按照相同的P值在每條線段上挖出1個矩形缺口,即得至IJ2階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)。按此迭代,可生成各高階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)。
[0025]所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用至少2階的康托爾分形結(jié)構(gòu)和至少2階的明可夫斯基分形結(jié)構(gòu),天線饋電點最好位于所述康托爾分形結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心。
[0026]所述基板為低損耗微波陶瓷基板,其相對介電常數(shù)為11-15。所述基板的形狀優(yōu)選為矩形,尺寸最好是3Ctam ± 1謹X 3Ctam ± 1謹,厚度為2謹± 0 ? 2謹。[00Z7]所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形福射貼片總尺寸最好是24mm± 1mm X 24mm土 lmm〇
[0028]所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
[0029]下面給出本實用新型的一具體實施例:
[0030]參見圖3,本實施例上設(shè)有基板1、天線接地板和輻射貼片2,天線接地板和輻射貼片2分別貼合在基板1的兩面上,天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu),輻射貼片2結(jié)構(gòu)如圖3所示。 本發(fā)明實施例使用尺寸為24mm± lmmX24mm± 1mm的2階康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu),將其內(nèi)部144個尺寸為1.5_X 1.5mm的小正方形區(qū)域用2階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代,組成了康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形輻射貼片。
[0031]基板1為低損耗微波陶瓷基板,其相對介電常數(shù)為11-15?;?的形狀為矩形,尺寸是 30_ 土 1_ X 30mm 土 1_,厚度為 2_ ± 0 ? 2mm。[〇〇32]參見圖4,圖4給出了本發(fā)明實施例的回波損耗(Sn)性能圖。從圖4可以看出,實測結(jié)果顯示該款天線有兩個工作頻段,天線的兩個諧振頻率分別為2.62GHz和3.63GHz,天線兩個諧振頻率處的回波損耗Sn值分別為一 24.83dB和一 24.56dB,天線的兩個工作頻段分別為1.742?3.041GHz和3.041?4.272GHz,天線在兩個工作頻段的工作帶寬分別為1.299GHz 和1.231GHz。實測結(jié)果顯示,該款天線完全覆蓋了第四代移動通信TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的2570MHz? 2620MHz頻段和第五代移動通信的3300?3400MHz候選頻段。
[0033]目前尚無實際投入使用的第五代移動通信天線產(chǎn)品,本實用新型在第五代移動通信天線方面屬于填補國內(nèi)外研究空白的產(chǎn)品。與用于第四代移動通信的ID-LTE標(biāo)準(zhǔn)通信頻段的常規(guī)微帶天線比較,本實用新型具有以下突出的優(yōu)點和顯著的效果:天線尺寸很小,只有30mm X 30mm,可以放進各種小型移動通信終端;天線回波損耗較低,兩個工作頻段的回波損耗最小值都小于一 24dB,遠低于常規(guī)微帶天線;天線的工作帶寬很大,兩個工作頻段完全覆蓋了 1.742?4.272GHz的頻率范圍,除了可覆蓋第四代移動通信的TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)通信頻段和第五代移動通信的候選頻段外,還可兼容第二代移動通信GSM標(biāo)準(zhǔn)的1805?1880MHz頻段,第三代移動通信TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的1880?1920MHz、2010?2025MHz、2300?2400MHz頻段, 第三代移動通信WCDMA標(biāo)準(zhǔn)的1920?1980MHz、2110?2170MHz頻段,射頻識別系統(tǒng)的2400? 2483.5MHz頻段。天線實現(xiàn)了第二代、第三代、第四代、第五代移動通信頻段、射頻識別頻段的全兼容,能夠同時實現(xiàn)小尺寸、低厚度、低回波損耗、大工作帶寬和全向福射這五個要求, 具有廣闊的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1.一種康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特征在于:它包括基板、天線接 地板和輻射貼片,天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上,所述天線接地板是全 金屬接地結(jié)構(gòu),所述輻射貼片為康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特征在于:所 述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu),將基本結(jié)構(gòu)內(nèi)部 的小正方形金屬區(qū)域用明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特征在于:所 述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用的康托爾分形結(jié)構(gòu)至少為2階結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特征在于:所 述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用的明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)至少為2階結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特征在于:所 述基本結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心設(shè)有天線饋電點。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特 征在于:所述基板為低損耗微波陶瓷基板。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特征在于:所 述低損耗微波陶瓷基板的相對介電常數(shù)為11-15。8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特 征在于:所述基板的形狀為矩形,尺寸是30mm ± 1mm X 30mm ± 1mm,厚度為2mm ±0.2mm。9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特 征在于:所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形福射貼片總尺寸是24mm± 1mm X 24mm± lmm〇10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線,其特 征在于:所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
【文檔編號】H01Q1/38GK205595445SQ201620359342
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】林斌, 葉廣雅, 毛云海, 陳澤, 蔡沅坤, 林暢
【申請人】廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院
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