[发明专利]具有双层基板的分形树结构天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线，尤其涉及一种具有双层基板的分形树结构天线。

背景技术

天线是所有无线通信系统不可或缺的部分，承担着将发射机发出的信号转化成电磁波的形式以向空间传播，或将自由空间中的电磁信号传化成高频信号以供接收机接收，从而实现无线通信的空间信号交换过程。随着无线通信技术的不断发展，硬件研发条件的不断进步，为了更好地实现无线信号的传输，对天线的性能上也提出了更高的要求，在当今无线通信设备广泛应用的大环境下，天线的重要性更是与日俱增，各种天线技术的研究和更高的技术指标的要求使得天线技术迎来了又一个发展的重大机遇。

近年来，具有无线通讯功能的电子装置日益普遍，天线在各种掌上型、便携式通讯设备以及卫星通信中的应用也日益剧增，这样对天线结构简单、制作方便、性能高、体积小等特性的优化就更加迫切。在此之前，一些具有双层基板的小型天线也曾被多次设计并研究，但是增益和辐射效率都很低，所以进一步利用其优点，优化其性能意义重大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有双层基板的分形树结构天线。

具有双层基板的分形树结构天线包括上层基板、下层基板、中层传输层、同轴馈线、正方形贴片、金属接地板；上层基板的上表面设有正方形贴片，下层基板的下表面设有金属接地板；正方形贴片上有分形树结构开槽；上层基板与下层基板之间设有中间传输层，中间传输层是由8×8个间隔放置的正方形组成，正方形贴片与金属接地板通过同轴馈线相连。

所述的上层基板和下层基板为玻璃纤维环氧树脂材料，其规格尺寸相同，长度和宽度均为45mm～47mm。所述的中间传输层的总长度和总宽度均为45mm～47mm，每个正方形边长为4.75mm~5mm。所述的同轴馈线的半径为0.7mm～1mm，长度为4mm~4.2mm，分别穿过上层基板、下层基板和贴片，位于中心位置下方3.5mm~3.7mm处。所述的正方形贴片边长为26mm～28mm。所述的分形树结构开槽的结构可分为四个十字架，每个十字架的长度和宽度均为12mm～14mm，槽宽为0.5mm～0.7mm。

本发明的具有双层基板的分形树结构天线具有辐射特性好、结构简单、体积小、质量轻、制作方便及易于集成等优点。

附图说明

图1是具有双层基板的分形树结构天线的正面结构示意图；

图2是具有双层基板的分形树结构天线的侧面结构曲线图；

图3是具有双层基板的分形树结构天线的背面结构曲线图；

图4是具有双层基板的分形树结构天线的回波损耗曲线图；

图5是天线在3.01GHz时的E面、H面辐射方向图；

图6是天线在3.1GHz时的E面、H面辐射方向图。

具体实施方式

如图1~3所示，具有双层基板的分形树结构天线包括上层基板1、下层基板2、中层传输层3、同轴馈线4、正方形贴片5、金属接地板6；上层基板1的上表面设有正方形贴片5，下层基板2的下表面设有金属接地板6；正方形贴片5上有分形树结构开槽7；上层基板1与下层基板2之间设有中间传输层3，中间传输层（3）是由8×8个间隔放置的正方形组成，正方形贴片5与金属接地板6通过同轴馈线4相连。

所述的上层基板1和下层基板2为玻璃纤维环氧树脂材料，其规格尺寸相同，长度和宽度均为45mm～47mm。所述的中间传输层3的总长度和总宽度均为45mm～47mm，每个正方形边长为4.75mm~5mm。所述的同轴馈线4的半径为0.7mm～1mm，长度为4mm~4.2mm，分别穿过上层基板、下层基板和贴片，位于中心位置下方3.5mm~3.7mm处。所述的正方形贴片6边长为26mm～28mm。所述的分形树结构开槽7的结构可分为四个十字架，每个十字架的长度和宽度均为12mm～14mm，槽宽为0.5mm～0.7mm。

实施例1

选择介电常数为4.4的玻璃纤维环氧树脂材料制作基板。上层基板和下层基板规格尺寸相同，厚度均为1mm，长度和宽度均为45mm。中间传输层的总长度和总宽度均为45mm，每个正方形边长为4.75mm。同轴馈线的半径为0.7mm，长度为4mm，分别穿过上层基板、下层基板和贴片，位于中心位置下方3.5mm处。正方形贴片边长为26mm。分形树结构开槽的结构可分为四个十字架，每个十字架的长度和宽度均为12mm，槽宽为0.5mm。具有双层基板的分形树结构天线的各项性能指标采用CST软件进行测试分析，所得的回波损耗曲线如附图4所示，由图可见，-10dB以下的工作频段为2.93GHz～3.16GHz。图5所示为天线在3.01GHz时的E面和H面方向图，由图可见，在频率为3.01GHz时，增益为6.1dBi，半功率波瓣宽度为79.8°。图6所示为天线在3.1GHz时的E面和H面方向图，由图可见，在频率为3.1GHz时，增益为6.0dBi，半功率波瓣宽度为89.6°。