[发明专利]一种类Minkowski分形超宽带天线及其设计方法

说明书

本发明公开了类Minkowski分形超宽带天线，包括介质基板，介质基板的一面上贴合有辐射单元、馈电单元和接地单元；辐射单元为至少经过3次迭代分形形成的分形贴片；馈电单元与辐射单元的底部连接而形成整体；接地单元包括2个接地板，且2个接地板对称设置在馈电单元的两侧，且在一个接地板的底部靠近介质基板的边缘开设有矩形凹槽。天线经过3次迭代分形形成Minkowski分形结构，极大地增加了辐射贴片表面电流的传播路径，有效地降低了谐振频率，从而减小了天线的物理尺寸。

技术领域

本发明属于无线通讯技术领域，尤其是涉及一种类Minkowski分形超宽带天线及其设计方法。

背景技术

超宽带(Ultra-Wideband，UWB)是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，其所占的频谱范围很宽，在3.1GHz-10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。UWB技术具有设备功耗低、传输安全、抗干扰能力强、多径分辨能力强等特点，使得UWB技术在射频、电路、系统及天线设计等领域中吸引了越来越多研究者的兴趣。

与其他传统的无线通信技术(如RFID、WIFI等)相比，UWB是一种新型无载波无线通信技术，即无需载波调制而是利用纳秒至微秒级的脉冲传输数据，相较于传统的窄带和宽带，超宽带的频带更宽，因此极宽的带宽使得UWB技术在短距离范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s数据传输速率，在定位测距中能够达到分米级的定位精度，适合室内复杂环境高精度定位。

传统的UWB天线虽然各项性能指标均具有很宽的频带特性，但是天线尺寸大、剖面高等缺陷限制了UWB技术的实际应用。为了满足当前电子产品日益小型化和便携化的要求，实现超宽带天线的小型化设计是目前国内外的研究热点。而分形结构独有的自相似性和空间填充性，可以有效扩宽天线带宽并减小尺寸，已然成为设计超宽带天线新方法。

但是，目前的超宽带天线的物理尺寸较大，不易于集成，因此，亟需设计中能够解决上述技术问题的超宽带天线。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作简单、尺寸小、性能稳定的一种类Minkowski分形超宽带天线。

本发明的技术方案如下：

一种类Minkowski分形超宽带天线，包括介质基板，所述介质基板的一面上贴合有辐射单元、馈电单元和接地单元；

所述辐射单元为至少经过3次迭代分形形成的分形贴片；

所述馈电单元与所述辐射单元的底部连接而形成整体；

所述接地单元包括2个接地板，且2个接地板对称设置在所述馈电单元的两侧，且在一个所述接地板的底部靠近介质基板的边缘开设有矩形凹槽。

在上述技术方案中，所述分形贴片为Minkowski分形结构。

在上述技术方案中，所述分形贴片为Minkowski分形结构的3阶结构，1阶结构为在矩形的初始贴片的四角切除相同面积的第一矩形而在初始贴片上形成一次十字形状贴片，所述一次十字形状贴片由4个矩形的一次分形单元和1个一次中心单元组成，且4个所述一次分形单元设置在一次中心单元的外边缘且向外延伸；2阶结构为在1阶结构的基础上，4个所述一次分形单元采用相同切除方法对每个一次分形单元的四角切除相同面积的第二矩形，而形成4个二次十字形状贴片，每个所述二次十字形状贴片由4个矩形的二次分形单元和1个二次中心单元组成；3阶结构为在2阶结构的基础上，4个所述二次十字形状贴片的16个二次分形单元采用相同切除方法对每一个二次分形单元的四角切除相同面积的第三矩形，而形成16个三次十字形状贴片，每个所述三次十字形状贴片由4个矩形的三次分形单元和1个三次中心单元组成。

在上述技术方案中，所述馈电单元位于所述介质基板的中间。