康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種康托爾?明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，它包括基板、天線接地板和輻射貼片，天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上，所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，所述輻射貼片為康托爾?明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。本實用新型的目的在于提供一種能夠完全覆蓋第四代移動通信TD?LTE標(biāo)準(zhǔn)的2570MHz～2620MHz頻段和第五代移動通信的3300～3400MHz候選頻段的康托爾?明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線。
【專利說明】
康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，第四代移動通信技術(shù)日趨成熟，已進入商業(yè)化的實用階段。TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)是一種擁有廣闊的應(yīng)用前景的第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，是中國的第四代移動通信主流標(biāo)準(zhǔn)，TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的常用工作頻段為2570MHz?2620MHz。第五代移動通信是面向2020年以后移動通信需求而發(fā)展的新一代移動通信系統(tǒng)，具有超高的頻譜利用率和能效，在傳輸速率和資源利用率等方面有較大優(yōu)勢。國際電信聯(lián)盟(ITU)召開的2015年世界無線電通信大會(WRC-15)上，提出了第五代移動通信的潛在候選頻段，其中3300?3400MHz頻段是最重要的候選頻段之一。
[0003]未來的移動通信設(shè)備在使用過程中必須要面對這樣一個問題:多代移動通信系統(tǒng)將在很長的一段時間內(nèi)共存，這就要求未來的移動通信天線具備多頻段兼容的功能。第四代、第五代移動通信系統(tǒng)對天線的性能要求是:能夠放入移動通信終端設(shè)備里，同時滿足小尺寸、低厚度、低回波損耗、大工作帶寬和全向輻射這五個要求，能夠完全覆蓋第四代移動通信TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的2570MHz?2620MHz頻段和第五代移動通信的3300?3400MHz候選頻段。 復(fù)合分形結(jié)構(gòu)由兩種或兩種以上傳統(tǒng)分形結(jié)構(gòu)融合而成，邊沿曲線和內(nèi)部金屬輻射區(qū)都將具有自相似結(jié)構(gòu)，在多頻段兼容方面具有獨特的優(yōu)勢，適合用于設(shè)計兼容第四代、第五代移動通信系統(tǒng)的高性能移動通信天線。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種能夠完全覆蓋第四代移動通信TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的 2570MHz?2620MHz頻段和第五代移動通信的3300?3400MHz候選頻段的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線。
[0005]本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，它包括基板、天線接地板和輻射貼片，天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上，所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，所述輻射貼片為康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地，所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將基本結(jié)構(gòu)內(nèi)部的小正方形金屬區(qū)域用明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代。
[0007]優(yōu)選地，所述康托爾_明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用的康托爾分形結(jié)構(gòu)至少為2階結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選地，所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用的明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)至少為2階結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述基本結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心設(shè)有天線饋電點。
[0010]優(yōu)選地，所述基板為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為11-15。[0〇11] 優(yōu)選地，所述基板的形狀為矩形，尺寸是30mm ± 1mm X 30mm± 1mm，厚度為2mm 土 0?2mm〇
[0012]優(yōu)選地，所述康托爾-明可夫斯1基復(fù)合分開多福射貼片總尺寸是24mm± 1mm X 24mm 土 lmm〇
[0013]優(yōu)選地，所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
[0014]較之現(xiàn)有技術(shù)而言，本實用新型的優(yōu)點在于:現(xiàn)有分形天線結(jié)構(gòu)多為單一分形結(jié)構(gòu)，分形的自相似特性只體現(xiàn)在天線的邊沿部位，天線內(nèi)部的金屬區(qū)域仍是普通的金屬輻射區(qū)，沒有自相似特性。而我們設(shè)計的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形天線結(jié)構(gòu)，使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代，兩種面分形結(jié)構(gòu)融合在一起，使天線從里到外都具有自相似特性，整個復(fù)合分形輻射貼片中的射頻電流都將均勻分布，天線將具備很強的多頻帶兼容能力，且在各個工作頻帶都具有很好的輻射強度和很大的工作帶寬。天線能夠同時實現(xiàn)小尺寸、低厚度、低回波損耗、大工作帶寬和全向輻射這五個要求，滿足第四代、第五代移動通信系統(tǒng)對天線的性能要求。【附圖說明】
[0015]圖1是康托爾分形結(jié)構(gòu)的迭代過程示意圖。在圖1中，(a)為1階康托爾分形結(jié)構(gòu)； (b)為2階康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0016]圖2是明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)的迭代過程示意圖。在圖2中，(a)為0階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)；(b)為1階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)；(c)為2階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)。
[0017]圖3是康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形輻射貼片結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇18]圖4為本發(fā)明實施例的回波損耗(Sn)性能圖，圖中的橫坐標(biāo)表示頻率Frequency (GHz)，縱坐標(biāo)表示回波損耗強度(The return loss value of the antenna(dB))。
[0019]標(biāo)號說明:1基板、2輻射貼片、3天線饋電點?！揪唧w實施方式】
[0020]下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本【實用新型內(nèi)容】進行詳細說明:
[0021]—種康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，它包括基板、天線接地板和輻射貼片，天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上，所述天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，所述輻射貼片為康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。
[0022]所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部小正方形金屬區(qū)域用明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代。
[0023]康托爾分形結(jié)構(gòu)的迭代過程如圖1所示，其初始單元為正方形貼片，將其等分為四行四列十六個小正方形。去掉第一行第三個小正方形、第二行第一個小正方形、第三行第四個小正方形、第四行第二個小正方形，剩下十二個小正方形，即構(gòu)成1階康托爾分形結(jié)構(gòu)。將 1階康托爾分形結(jié)構(gòu)的每個小正方形再分別等分為四行四列十六個小小正方形。去掉第一行第三個小小正方形、第二行第一個小小正方形、第三行第四個小小正方形、第四行第二個小小正方形，得到2階康托爾分形結(jié)構(gòu)。按此迭代，可生成各高階康托爾分形結(jié)構(gòu)。
[0024]明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)的迭代過程如圖2所示，其初始單元為邊長為L正方形貼片， 將每條邊三等分，將每邊中間長度為L/3的線段向正方形內(nèi)側(cè)平移h，形成4個矩形缺口，設(shè)缺口的深度與寬度之比為P，不同的P值將對應(yīng)不同的1階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)。對1階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)的每條線段三等分，按照相同的P值在每條線段上挖出1個矩形缺口，即得至IJ2階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)。按此迭代，可生成各高階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)。
[0025]所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用至少2階的康托爾分形結(jié)構(gòu)和至少2階的明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)，天線饋電點最好位于所述康托爾分形結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心。
[0026]所述基板為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為11-15。所述基板的形狀優(yōu)選為矩形，尺寸最好是3Ctam ± 1謹X 3Ctam ± 1謹，厚度為2謹± 0 ? 2謹。[00Z7]所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形福射貼片總尺寸最好是24mm± 1mm X 24mm土 lmm〇
[0028]所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
[0029]下面給出本實用新型的一具體實施例:
[0030]參見圖3,本實施例上設(shè)有基板1、天線接地板和輻射貼片2,天線接地板和輻射貼片2分別貼合在基板1的兩面上，天線接地板是全金屬接地結(jié)構(gòu)，輻射貼片2結(jié)構(gòu)如圖3所示。 本發(fā)明實施例使用尺寸為24mm± lmmX24mm± 1mm的2階康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將其內(nèi)部144個尺寸為1.5_X 1.5mm的小正方形區(qū)域用2階明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代，組成了康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形輻射貼片。
[0031]基板1為低損耗微波陶瓷基板，其相對介電常數(shù)為11-15?；?的形狀為矩形，尺寸是 30_ 土 1_ X 30mm 土 1_，厚度為 2_ ± 0 ? 2mm。[〇〇32]參見圖4,圖4給出了本發(fā)明實施例的回波損耗(Sn)性能圖。從圖4可以看出，實測結(jié)果顯示該款天線有兩個工作頻段，天線的兩個諧振頻率分別為2.62GHz和3.63GHz，天線兩個諧振頻率處的回波損耗Sn值分別為一 24.83dB和一 24.56dB，天線的兩個工作頻段分別為1.742?3.041GHz和3.041?4.272GHz，天線在兩個工作頻段的工作帶寬分別為1.299GHz 和1.231GHz。實測結(jié)果顯示，該款天線完全覆蓋了第四代移動通信TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的2570MHz? 2620MHz頻段和第五代移動通信的3300?3400MHz候選頻段。
[0033]目前尚無實際投入使用的第五代移動通信天線產(chǎn)品，本實用新型在第五代移動通信天線方面屬于填補國內(nèi)外研究空白的產(chǎn)品。與用于第四代移動通信的ID-LTE標(biāo)準(zhǔn)通信頻段的常規(guī)微帶天線比較，本實用新型具有以下突出的優(yōu)點和顯著的效果:天線尺寸很小，只有30mm X 30mm，可以放進各種小型移動通信終端;天線回波損耗較低，兩個工作頻段的回波損耗最小值都小于一 24dB，遠低于常規(guī)微帶天線;天線的工作帶寬很大，兩個工作頻段完全覆蓋了 1.742?4.272GHz的頻率范圍，除了可覆蓋第四代移動通信的TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)通信頻段和第五代移動通信的候選頻段外，還可兼容第二代移動通信GSM標(biāo)準(zhǔn)的1805?1880MHz頻段，第三代移動通信TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的1880?1920MHz、2010?2025MHz、2300?2400MHz頻段， 第三代移動通信WCDMA標(biāo)準(zhǔn)的1920?1980MHz、2110?2170MHz頻段，射頻識別系統(tǒng)的2400? 2483.5MHz頻段。天線實現(xiàn)了第二代、第三代、第四代、第五代移動通信頻段、射頻識別頻段的全兼容，能夠同時實現(xiàn)小尺寸、低厚度、低回波損耗、大工作帶寬和全向福射這五個要求， 具有廣闊的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1.一種康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特征在于:它包括基板、天線接 地板和輻射貼片，天線接地板和輻射貼片分別貼合在基板的兩面上，所述天線接地板是全 金屬接地結(jié)構(gòu)，所述輻射貼片為康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特征在于:所 述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用康托爾分形結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，將基本結(jié)構(gòu)內(nèi)部 的小正方形金屬區(qū)域用明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)替代。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特征在于:所 述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用的康托爾分形結(jié)構(gòu)至少為2階結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特征在于:所 述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形結(jié)構(gòu)使用的明可夫斯基分形結(jié)構(gòu)至少為2階結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特征在于:所 述基本結(jié)構(gòu)下側(cè)邊沿中心設(shè)有天線饋電點。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特 征在于:所述基板為低損耗微波陶瓷基板。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特征在于:所 述低損耗微波陶瓷基板的相對介電常數(shù)為11-15。8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特 征在于:所述基板的形狀為矩形，尺寸是30mm ± 1mm X 30mm ± 1mm，厚度為2mm ±0.2mm。9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特 征在于:所述康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形福射貼片總尺寸是24mm± 1mm X 24mm± lmm〇10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的康托爾-明可夫斯基復(fù)合分形移動通信天線，其特 征在于:所述天線接地板和輻射貼片的材質(zhì)為銅、銀、金或鋁。
【文檔編號】H01Q1/38GK205595445SQ201620359342
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】林斌, 葉廣雅, 毛云海, 陳澤, 蔡沅坤, 林暢
【申請人】廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院