本發(fā)明涉及多頻帶單極子天線的領(lǐng)域，更具體地，涉及一種帶KOCH分形輻射彎折枝節(jié)的多頻單極子天線。

背景技術(shù)：

在移動(dòng)通信裝置及微波能量傳輸領(lǐng)域中，單極子天線得到了廣泛的應(yīng)用。然而單極子天線需要四分之一波長(zhǎng)的伸展到一定大小的輻射臂以獲得所需要的工作頻段和增益，所以在減小單極子天線長(zhǎng)度和體積而不影響天線性能方面作了很多研究。

因?yàn)榉中螏缀螆D形具有空間填充和自相似的特性，將分形幾何和天線設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)天線的小型化和多頻特性，同樣折疊技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)小型化的重要手段。

因此，隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)向小型化和寬頻化方向發(fā)展，設(shè)計(jì)一種容易實(shí)現(xiàn)、小型化的多頻單極子天線是非常有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的難題，提供了一種帶KOCH分形輻射彎折枝節(jié)的多頻單極子天線，該天線具有小型化的特點(diǎn)，且由于在基板的背面增設(shè)了第三輻射彎折枝節(jié)，使得能夠讓天線達(dá)到更好的阻抗匹配效果，并且耦合效應(yīng)激發(fā)KOCH分形枝節(jié)更高的工作模式，使得天線可工作在更高的頻段。

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是：

一種帶KOCH分形輻射彎折枝節(jié)的多頻單極子天線，包括基板和設(shè)置在基板正面上的第一輻射彎折枝節(jié)、第二輻射彎折枝節(jié)和微帶饋線，第一輻射彎折枝節(jié)、第二輻射彎折枝節(jié)的下端通過(guò)T型枝節(jié)與微帶饋線的饋電端連接，所述第一輻射彎折枝節(jié)采用KOCH分形結(jié)構(gòu)；所述基板的背面與第一輻射彎折枝節(jié)、第二輻射彎折枝節(jié)所在位置對(duì)應(yīng)的位置的下方設(shè)置有金屬地面；所述基板的背面上設(shè)置有第三輻射彎折枝節(jié)，第三輻射彎折枝節(jié)的局部與第二輻射彎折枝節(jié)的局部在基板的背面、正面上重疊；所述第三輻射彎折枝節(jié)的下端與金屬地面連接。

在具體的實(shí)施過(guò)程中，可以在第一輻射彎折枝節(jié)的末端添加微小額外金屬條以調(diào)整此輻射枝節(jié)的工作頻段，此枝節(jié)相比常規(guī)單極子天線枝節(jié)具有更小的尺寸、更寬的頻帶。

優(yōu)選地，所述第一輻射彎折枝節(jié)由4個(gè)依次連接的2階KOCH分形結(jié)構(gòu)折疊而成。

優(yōu)選地，所述第二輻射彎折枝節(jié)由若干條依次連接的輻射條組成，若干條輻射條中，相鄰的兩條輻射條為相互垂直的狀態(tài)。在具體的實(shí)施過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)整各個(gè)輻射條的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整此輻射枝節(jié)的工作頻段。

優(yōu)選地，所述第三輻射彎折枝節(jié)由若干條依次連接的輻射條組成，若干條輻射條中，相鄰的兩條輻射條為相互垂直的狀態(tài)。在具體的實(shí)施過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)整各個(gè)輻射條的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整此輻射枝節(jié)的工作頻段。

優(yōu)選地，所述基板對(duì)應(yīng)于微帶饋線的兩側(cè)的位置上開(kāi)設(shè)有用于構(gòu)成缺陷地結(jié)構(gòu)的凹槽。由于缺陷地結(jié)構(gòu)的高阻和慢波效應(yīng)，因此能夠達(dá)到濾除高階諧波的作用，在微波能量獲取作為整流天線的一部分對(duì)于提高系統(tǒng)效率有較大作用。

優(yōu)選地，所述微帶饋線左側(cè)、右側(cè)開(kāi)設(shè)的凹槽的數(shù)目相等，左側(cè)的凹槽與右側(cè)的凹槽呈一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

優(yōu)選地，所述微帶饋線兩側(cè)開(kāi)設(shè)的凹槽的橫向剖面呈正六邊形狀。

優(yōu)選地，所述微帶饋線的饋電端采用邊沿饋電的方式饋電或同軸底饋的方式饋電。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了另一種技術(shù)方案的多頻單極子天線，其具體的方案如下：

一種帶KOCH分形輻射彎折枝節(jié)的多頻單極子天線，包括基板和設(shè)置在基板正面上的第一輻射彎折枝節(jié)、第二輻射彎折枝節(jié)和微帶饋線，第一輻射彎折枝節(jié)、第二輻射彎折枝節(jié)的下端通過(guò)T型枝節(jié)與微帶饋線的饋電端連接，所述第一輻射彎折枝節(jié)采用KOCH分形結(jié)構(gòu)；所述基板的背面與第二輻射彎折枝節(jié)下部所在位置對(duì)應(yīng)的地方設(shè)置有金屬地面，金屬底面與第二輻射彎折枝節(jié)的下部在基板的正面、背面上相對(duì)應(yīng)；第二輻射彎折枝節(jié)的上部通過(guò)集總電容元件與與金屬底面相對(duì)應(yīng)的下部連接。

上述方案中，在對(duì)第二輻射彎折枝節(jié)上部、下部之間增設(shè)集總電容元件，使得能夠達(dá)到改善天線匹配，拓展帶寬的效果。

優(yōu)選地，所述第二輻射彎折枝節(jié)由若干條依次連接的輻射條組成，若干條輻射條中，相鄰的兩條輻射條為相互垂直的狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）第一輻射彎折枝節(jié)采用KOCH分形結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到小型化多頻單極子天線的技術(shù)效果。

（2）在基板的背面增設(shè)了第三輻射彎折枝節(jié)，使得能夠讓天線達(dá)到更好的阻抗匹配效果，并且耦合效應(yīng)激發(fā)KOCH分形枝節(jié)更高的工作模式，使得天線可工作在更高的頻段。

（3）增設(shè)缺陷地結(jié)構(gòu)，由于缺陷地結(jié)構(gòu)的高阻和慢波效應(yīng)，因此能夠達(dá)到濾除高階諧波的作用，在微波能量獲取作為整流天線的一部分對(duì)于提高系統(tǒng)效率有較大作用。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1的多頻單極子天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例1的多頻單極子天線的反射系數(shù)S11的仿真和測(cè)試對(duì)比圖。

圖3為實(shí)施例2的多頻單極子天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為實(shí)施例2的多頻單極子天線的反射系數(shù)S11的仿真和測(cè)試對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

如圖1所示，帶KOCH分形輻射彎折枝節(jié)的多頻單極子天線，包括基板1和設(shè)置在基板1正面上的第一輻射彎折枝節(jié)2、第二輻射彎折枝節(jié)3和微帶饋線4，第一輻射彎折枝節(jié)2、第二輻射彎折枝節(jié)3的下端通過(guò)T型枝節(jié)與微帶饋線4的饋電端連接，所述第一輻射彎折枝節(jié)2采用KOCH分形結(jié)構(gòu)；所述基板1的背面與第一輻射彎折枝節(jié)2、第二輻射彎折枝節(jié)3所在位置對(duì)應(yīng)的位置的下方設(shè)置有金屬地面5；所述基板1的背面上設(shè)置有第三輻射彎折枝節(jié)6，第三輻射彎折枝節(jié)6的局部與第二輻射彎折枝節(jié)3的局部在基板1的背面、正面上重疊；所述第三輻射彎折枝節(jié)6的下端與金屬地面5連接。

在具體的實(shí)施過(guò)程中，如圖1所示，第一輻射彎折枝節(jié)2由4個(gè)依次連接的2階KOCH分形結(jié)構(gòu)折疊而成，4個(gè)2階Koch分形結(jié)構(gòu)折疊組成為在工作頻率上電長(zhǎng)度約為四分之一波長(zhǎng)的輻射條。第二輻射彎折枝節(jié)3由若干條依次連接的輻射條組成，若干條輻射條中，相鄰的兩條輻射條為相互垂直的狀態(tài)。第二輻射彎折枝節(jié)3工作頻率上的電長(zhǎng)度也約為四分之一波長(zhǎng)。在具體的實(shí)施過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)整各個(gè)輻射條的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整此輻射枝節(jié)的工作頻段。第三輻射彎折枝節(jié)6由若干條依次連接的輻射條組成，若干條輻射條中，相鄰的兩條輻射條為相互垂直的狀態(tài)。在具體的實(shí)施過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)整各個(gè)輻射條的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整此輻射枝節(jié)的工作頻段。

在具體的實(shí)施過(guò)程中，如圖1所示，基板1對(duì)應(yīng)于微帶饋線4的兩側(cè)的位置上開(kāi)設(shè)有用于構(gòu)成缺陷地結(jié)構(gòu)的凹槽7。由于缺陷地結(jié)構(gòu)的高阻和慢波效應(yīng)，因此能夠達(dá)到濾除高階諧波的作用，在微波能量獲取作為整流天線的一部分對(duì)于提高系統(tǒng)效率有較大作用。其中，微帶饋線4左側(cè)、右側(cè)開(kāi)設(shè)的凹槽7的數(shù)目相等，左側(cè)的凹槽7與右側(cè)的凹槽7呈一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。微帶饋線4兩側(cè)開(kāi)設(shè)的凹槽7的橫向剖面呈正六邊形狀。

在本實(shí)例中，第一輻射彎折枝節(jié)2的直條環(huán)寬為1mm，長(zhǎng)為1.85mm，工作在GSM900頻段，而第二輻射彎折枝節(jié)3的條寬也為1mm，工作在DCS1800頻段內(nèi)。而背面與金屬地面5相連的第二輻射彎折枝節(jié)3激發(fā)出分形輻射枝節(jié)的高階模式，使天線還能工作于更高頻段如2.45G頻段，本實(shí)例中采用開(kāi)3個(gè)長(zhǎng)為1mm，中間線槽寬為0.3mm六邊形啞鈴狀的槽構(gòu)成缺陷地結(jié)構(gòu)。

圖2所示是本實(shí)施例提供的天線反射系數(shù)S11的仿真和測(cè)試對(duì)比圖，可以看出天線具有較好的阻抗匹配效果，即此種形式的天線的性能完全可以滿足實(shí)際要求。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了另一種帶KOCH分形輻射彎折枝節(jié)的多頻單極子天線，如圖3所示，其包括基板1和設(shè)置在基板1正面上的第一輻射彎折枝節(jié)2、第二輻射彎折枝節(jié)3和微帶饋線，第一輻射彎折枝節(jié)2、第二輻射彎折枝節(jié)3的下端通過(guò)T型枝節(jié)與微帶饋線的饋電端連接，所述第一輻射彎折枝節(jié)2采用KOCH分形結(jié)構(gòu)；所述基板1的背面與第二輻射彎折枝節(jié)3下部所在位置對(duì)應(yīng)的地方設(shè)置有金屬地面5，金屬底面與第二輻射彎折枝節(jié)3的下部在基板1的正面、背面上相對(duì)應(yīng)；第二輻射彎折枝節(jié)3的上部通過(guò)集總電容元件8與與金屬底面相對(duì)應(yīng)的下部連接。

上述方案中，在對(duì)第二輻射彎折枝節(jié)3上部、下部之間增設(shè)集總電容元件8，使得能夠達(dá)到改善天線匹配，拓展帶寬的效果。

本實(shí)施例中，如圖3所示，第一輻射彎折枝節(jié)2由4個(gè)依次連接的2階KOCH分形結(jié)構(gòu)折疊而成，4個(gè)2階Koch分形結(jié)構(gòu)折疊組成為在工作頻率上電長(zhǎng)度約為四分之一波長(zhǎng)的輻射條。所述第二輻射彎折枝節(jié)3由若干條依次連接的輻射條組成，若干條輻射條中，相鄰的兩條輻射條為相互垂直的狀態(tài)。

在本實(shí)例中，第一輻射彎折枝節(jié)2的直條環(huán)寬為1mm，長(zhǎng)為1.85mm，工作在GSM900頻段。第二輻射彎折枝節(jié)3的條寬也為1mm，工作在GSM1800頻段，加載的集總電容為1PF。饋電方式采用同軸底饋的方式。

圖4所示是天線反射系數(shù)S11的仿真和測(cè)試對(duì)比圖，可以看出天線具有較好的阻抗匹配效果，即此種形式的天線的性能完全可以滿足實(shí)際要求。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。