[发明专利]一种小型化分形超宽带天线及其设计方法

说明书

技术领域

本发明属于一种小型化分形超宽带天线及其设计方法，属于移动通信系统和通用系统频域。

背景技术

超宽带(UWB)通信技术是目前国际上电子通信科研领域的研究热点之一。本世纪初发展的新型通信技术开始将UWB应用于民用高速、近距离无线通信领域，并取得了较快发展，凭借高速率、低功耗、低成本等优势，UWB短距离通信技术标准已经开始对蓝牙的传统领域提出了挑战。其除了具备蓝牙技术现有的特点外，还具有速率高、耗电省(不到现有无线技术的1％)、成本更低等优点，也将是未来短距离无线互联的主要手段之一，具有极其广阔的应用领域和市场前景。在国家863计划长期持续支持下，我国在超宽带无线通信关键技术研发方面已经取得了重要进展，初步形成了芯片、软件和应用系统的开发能力，具备了针对行业需求开展系统级研发和应用创新的技术条件。美国联邦通信委员会(FCC)确定的超宽带(UWB)通信的频段为3.100～10.600GHz，这一标准现在已成为超宽带通信系统天线的国际标准。超宽带通信系统要求天线同时满足小尺寸、低厚度、低回波损耗、大工作带宽的要求，具有较大的性能冗余，能够在各种不可预知的恶劣电磁环境下保证无线通信信号的传输质量。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种小型化分形超宽带天线，增强了天线辐射强度，减小了天线的体积，降低了成本。

具体的技术方案如下：

一种小型化分形超宽带天线，包括天线接地板和辐射贴片，天线接地板和辐射贴片分别贴合在基板的两面上；

所述辐射贴片由若干贴片组呈圆周状分布组成，每组贴片组自外向内依次包括第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片；

第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片均为等腰梯形结构。

上述一种小型化分形超宽带天线，其中，所述第一贴片的上底长度为L1、下底长度为M1、高为h1，第二贴片的上底长度为L2、下底长度为M2、高为h2，第三贴片的上底长度为L3、下底长度为M3、高为h3，第四贴片的上底长度为L4、下底长度为M4、高为h4，L1＝L2＝L3＝L4，M1＞M2＞M3＞M4，h1＜h2＜h3＜h4。

上述一种小型化分形超宽带天线，其中，所述贴片组的数量为8-16个。

一种小型化分形超宽带天线的设计方法，其步骤如下：

将天线需覆盖的整个频段分割成几个连续但独立的频段，根据分割后的频段分别设计天线走线；

以树状分形结构为基础，根据天线阻抗的要求设计其贴片组分级为四级；

根据天线带宽的要求设计四级贴片的具体尺寸，当L1：L2：L3：L4＝1：1：1：1，M1：M2：M3：M4＝3：2.5：1.8：1，h1：h2：h3：h4＝1：1.2：1.5：1.8时，天线带宽特性最好，体积最小。

本发明的有意效果为：

本发明增强了天线辐射强度，减小了天线的体积，降低了成本。

附图说明

图1为本发明结构图。

图2为本发明贴片组结构图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

附图标记

天线接地板1、辐射贴片2、第一贴片3、第二贴片4、第三贴片5、第四贴片6。

如图所示一种小型化分形超宽带天线，包括天线接地板1和辐射贴片2，天线接地板和辐射贴片分别贴合在基板的两面上；

所述辐射贴片由若干贴片组呈圆周状分布组成，所述贴片组的数量为8-16个，每组贴片组自外向内依次包括第一贴片3、第二贴片4、第三贴片5和第四贴片6；

第一贴片、第二贴片、第三贴片和第四贴片均为等腰梯形结构。

所述第一贴片的上底长度为L1、下底长度为M1、高为h1，第二贴片的上底长度为L2、下底长度为M2、高为h2，第三贴片的上底长度为L3、下底长度为M3、高为h3，第四贴片的上底长度为L4、下底长度为M4、高为h4，L1＝L2＝L3＝L4，M1＞M2＞M3＞M4，h1＜h2＜h3＜h4。

一种小型化分形超宽带天线的设计方法，其步骤如下：

将天线需覆盖的整个频段分割成几个连续但独立的频段，根据分割后的频段分别设计天线走线；

以树状分形结构为基础，根据天线阻抗的要求设计其贴片组分级为四级；

根据天线带宽的要求设计四级贴片的具体尺寸，当L1：L2：L3：L4＝1：1：1：1，M1：M2：M3：M4＝3：2.5：1.8：1，h1：h2：h3：h4＝1：1.2：1.5：1.8时，天线带宽特性最好，体积最小。