[实用新型]一种基于强耦合的多频宽带分形阵列天线

说明书

本实用新型涉及天线技术领域，公开了一种基于单元间强耦合的多频带和宽带分形阵列天线，包括由下而上设置的地板、辐射层和导向层，辐射层和导向层均由至少一个周期分形单元排列形成，所述周期分形单元包括：中心阵元和多个边缘阵元，多个边缘阵元均匀对称设置在中心阵元的周围，辐射层上的周期分形单元的中心阵元与其中一些边缘阵元之间均通过馈电端口连接，辐射层上周期分形单元的中心阵元与其余边缘阵元之间均通过电容耦合相连，导向层上的周期分形单元的中心阵元和边缘阵元之间互不相连，这种基于强耦合的分形阵列天线，包含多个频段、每个频段具有较大带宽。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别涉及一种基于强耦合的多频宽带分形阵列天线。

背景技术

天线作为无线通讯系统的重要部件，其主要作用是在特定方向上接收和发射电磁波能力，因此天线的性能往往决定着整个无线通讯系统的性能。由于分形天线因其结构的自相似特性而具有多频带性。同时，由于分形天线具有分数维以及相应的空间填充特性，从而能缩减天线尺寸和面积；且可以通过在相邻分形单元之间引入电容互耦增加耦合强度的强耦合技术，减小紧密排列的分形单元感抗，改善了分形天线的阻抗匹配特性，工作频带得以展宽。随着无线通讯设备的体积不断减小以及工作频段不断向宽频带发展，需要设计出适用于现代无线通讯的低剖面、易集成、多频带和宽带化及小型化的天线。而本实用新型正是为解决以上需求而提出。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于强耦合的多频宽带分形阵列天线，可以解决现有技术中的上述问题。

本实用新型提供了一种基于强耦合的多频宽带分形阵列天线，包括由下而上设置的地板、辐射层和导向层，辐射层和导向层均由至少一个周期分形单元排列形成，所述周期分形单元包括：中心阵元和多个边缘阵元，多个边缘阵元均匀对称设置在中心阵元的周围，辐射层上的周期分形单元的中心阵元与其中一些边缘阵元之间均通过馈电端口连接，辐射层上周期分形单元的中心阵元与其余边缘阵元之间均通过耦合电容相连，导向层上的周期分形单元的中心阵元和边缘阵元之间互不相连，辐射层上的周期分形单元的中心阵元和多个边缘阵元之间的单元间距均为0.1λ_h～0.3λ_h，λ_h为天线阵列最高工作频率时自由空间的波长；导向层上的周期分形单元的中心阵元和多个边缘阵元之间的单元间距均为0.1λ_h～0.3λ_h；

辐射层上相邻两个中心阵元之间的边缘阵元为第一共用边缘阵元，第一共用边缘阵元的一端与其中一个中心阵元通过馈电端口连接，第一共用边缘阵元的另一端与另一个的中心阵元通过耦合电容相连，

导向层上相邻两个中心阵元之间的边缘阵元为第二共用边缘阵元，第二共用边缘阵元与相邻两个中心阵元互不相连；

辐射层与导向层之间的层间距为0.15λ_h～0.4λ_h，辐射层与地板之间层间距离为0.2λ_h～0.25λ_h。

所述地板、辐射层和导向层相邻两层之间由空气隔绝。

所述辐射层和导向层均印刷于相对介电常数为2.3，厚度为0.04mm的介质薄膜上；辐射层、导向层以及地板之间由相对介电常数为1.03的材料填充。

所述中心阵元为边长为0.4λ_h～0.6λ_h的正方形Sierpinski Carpet天线阵元。

所述Sierpinski Carpet天线阵元的分形维D＝log8/log3＝1.8928。

所述中心阵元为直径为0.4λ_h～0.6λ_h的圆形Koch Snow天线阵元。

所述Koch Snow天线阵元的分形维D＝log4/log3＝1.2619。