[发明专利]用于ku波段的康托尔分形微带阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种微带天线，尤其是涉及一种用于Ku波段的康托尔分形微带阵列天线。

背景技术

Ku波段是直播卫星频段，一般下行接收频段在11.7～12.2GHz之间，不易受微波 辐射干扰，并采用多馈源成型波束技术对本国进行有效覆盖。其频段宽，能传送多种业 务与信息。

卫星接收天线是用来收集由卫星传来的微弱信号，并尽可能去除杂讯的设备。常用 的卫星接收天线，是一个金属抛物面，负责将卫星信号反射到位于焦点处的馈源和高频 头内。一面优质的卫星接收天线要求制作精度高，表面耐腐蚀，抗风能力强，效率高， 增益高，经久耐用。

天线设计及制造技术是卫星接收系统的核心关键技术之一，天线的各项特性及形态大小， 极大程度地影响了卫星接收系统的工作性能。但随着卫星接收技术的飞速发展，人们对卫星 接收天线在小型化、抗干扰性、抗破坏性等方面提出了更高的要求，所以对卫星接收天线进 行小型化等深入的研究具有重要的参考价值和实用意义。

微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。早在1953年就提出了微带天线 的概念，但并未引起工程界的重视。在20世纪50年代和60年代只有一些零星的研究，真 正的发展和使用是在20世纪70年代。常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟 乙烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出 一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。天线 作为发射和接收电磁波的一个重要部分，其性能的好坏将直接影响无线通信设备的性能。随 着无线通信的不断完善发展，对天线性能提出了重量轻、体积小、制作简单、易共形和宽频 带等特性的要求。微带天线正是因为满足了上述要求而深受人们的关注，近年来的应用也越 来越广泛。

阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定 辐射特性的特殊天线。

就目前天线通信知识和技术的迅速发展，以及国际上对天线的诸多研究方向的提 出，都促使了新型天线的诞生。阵列天线就是研究的一种方向，所谓阵列天线不是将简 单的将天线排成我们所熟悉的阵列的样子，而是它的构成是阵列形式的。将辐射源比如 点源，对称振子源，按照直线或者更复杂的形式，根据天线馈电电流、间距、电长度等 不同参数来构成阵列，便可以获取最好的辐射方向性。这就是阵列天线的魅力所在，它 可以根据需要来调节辐射的方向性能。

20世纪70年代，法国数学家B.B.Mandelbrot在总结了自然界中非规则几何图形后，第 一次提出了分形这个概念，认为分形几何学可以处理自然界中那些极小规则的构型，指出分 形几何将成为研究许多物理现象的有力工具。到了20世纪80年代，关于波与分形结构相互 作用的研究促进了分形电动力学的发展，而分形天线正是分形电动力学的众多应用之一。它 能够使得我们有效地设计小型化天线或把多个无线电通信元件集成到一块设备上。分形几何 是通过迭代产生的具有自相似特性的几何结构，它的整体与局部之间以及局部与局部之间都 具有自相似性，天线的分形设计是电磁理论与分形几何学的融合。研究发现，与传统天线相 比，分形天线具有小型化、宽频带、多频工作、高辐射电阻、自加载等优点。

康托尔(cantor)分形天线是一种典型的分形天线。康托尔(cantor)分形结构的初始元为一正 方形，将其等分为四行四列十六个小正方形。去掉第一行第三个小正方形、第二行第一个小 正方形、第三行第四个小正方形、第四行第二个小正方形，剩下十二个小正方形，即构成一 阶康托尔(cantor)分形结构。将一阶康托尔(cantor)分形结构的十二个小正方形再分别等分为四 行四列十六个小正方形。去掉第一行第三个小正方形、第二行第一个小正方形、第三行第四 个小正方形、第四行第二个小正方形，得到二阶康托尔(cantor)分形结构。按此迭代，可生成 各高阶康托尔(cantor)分形结构。康托尔(cantor)分形天线具有良好的宽频带特性，在微带贴片 天线中获得很好应用。此外，它还有助于改善辐射方向图和减小交叉极化。