陈林鹏，林 斌，潘依郎，李振昌，唐 荻，颜逸朋 （厦门大学嘉庚学院，福建 漳州 363105）
摘 要：本文针对多网合一无线通讯终端设备对微波多频段兼容天线的功能要求，将方形角缺点分形天线结构 和成长环阵列结合，规划了一款超宽频带天线。这款天线尺度较小、辐射强度较高、功能冗余足够，能够一起 作业于移动通讯、射频辨认（RFID）、超宽带（UWB）、移动数字电视（DTV）等多个无线通讯体系，具有 优异的兼容性，能够作为多网合一无线通讯体系终端天线得到大规模运用。
关键词：分形天线；方形角缺点分形；成长环阵列结构；超宽频带天线
0 导言
跟着无线通讯技能在21世纪不断高速开展，越来越 多的无线通讯运用体系完结了技能开发和体系完善， 已投入商业化的实践运营。完结多个无线通讯运用体系 的整合，完成多网合一、多频段兼容和终端设备多功能 化，是无线通讯技能开展中火烧眉毛需求处理的问题。 移动通讯体系、射频辨认体系、超宽带通讯体系、移动 数字电视体系都是作业于微波频段的无线通讯运用系 统，作业频段挨近，对终端设备的要求类似，有较大的 整合潜力，有望整合成为微波频段多网合一体系。
我国现在处于多代移动通讯共同开展的时期，正 在运用的2G频段为(905～915)MHz、(950～960)MHz、 (1 710～1785)MHz、(1 805～1 880)MHz；3G频段为 (1 880～1 980)MHz、(2 010～2 025)MHz、(2 110～ 2 170)MHz、(2 300～2 400)MHz；4G频段为（2 570～ 2 620）MHz；5G频段为(3 300～3 400)MHz、(4 400～ 4 500)MHz、（4 800～4 990）MHz [1-3]。RFID体系频段为（902～928）MHz、（2 400～2 483.5）MHz、 （5 725～5 875）MHz [4-5]。UWB体系频段为（3 100～ 10 600）MHz [6-8]。DTV体系频段为（11 700～12 200）MHz [9-12]。 微波频段多网合一体系要求天线有杰出的兼容才能，能 够彻底掩盖上述频段，尺度较小、辐射强度较高、功能 冗余足够。
1 方形角缺点分形结构简介
方形角缺点分形结构由正四边形依照图1所示的方 法迭代得到。初始的正四边形分为16个巨细持平的小正 四边形，删去4个边角处的小正四边形，得到1阶方形角 缺点分形。对1阶方形角缺点分形的每个小正四边形分 别做上述迭代，可得到2阶方形角缺点分形结构。这样 顺次迭代下去，能够得到高阶方形角缺点分形结构。在 天线规划中运用方形角缺点分形结构，能够让天线辐射 贴片内部有均匀分布的射频电流，保证天线有杰出的超 宽频带作业才能。
2 成长环阵列结构简介
成长环阵列结构是一种具有自类似性的、迭代生成 的多环阵列结构，其迭代进程如图2所示。成长环阵列 结构是由40个阵元天线组成的、外圈边长为11、内圈边 长为9的正方形环阵列。在初始结构的四个边角成长出4 个外圈边长为5、内圈边长为3的小正方形环阵列，能够 得到1阶成长环阵列结构。在1阶成长环阵列结构的每个 小正方形环阵列的边角成长出3个外圈边长为3、内圈边 长为1的微型正方形环阵列，能够得到2阶成长环阵列结 构。运用成长环阵列结构组成天线阵列，能够运用辐射 叠加原理有用进步天线的辐射强度，并运用成长环阵列 结构的自类似性使阵列天线具有和阵元天线类似的超宽 频带作业才能。
3 天线结构规划
天线基板为εr=6的矩形低损耗FR4基板，它的尺度 是36.8 mm×36.8 mm×1 mm。天线基板正面贴覆着方 形角缺点分形成长环阵列辐射贴片。天线基板反面贴覆 着由金属全导电接地结构组成的天线接地板。
方形角缺点分形成长环阵列辐射贴片的结构如图3 所示，其运用成长环阵列结构作为根本阵列排布结构， 在成长环阵列结构的每个巨细为1.6 mm×1.6 mm的阵 元天线区域中心，放置方形角缺点分形天线。
方形角缺点分形天线是在尺度为1.6 mm×1.6 mm的矩形区域进行方形角缺点分形迭代而得到。方形角缺 陷分形天线运用了2阶的方形角缺点分形结构。每个方 形角缺点分形天线的底部边缘中心处设有天线馈电点。
成长环阵列结构是2阶成长环阵列结构，它能够看 作是在一个由23行23列共529个方形区域组成的矩形区 域中，依照图2(c)所示规则在其间184个方形区域放置阵 元天线组成。
4 天线辐射功能测验成果
咱们制作了天线样品，并搭建了天线功能测验体系 实践测验了天线的回波损耗功能和方向图功能，测验结 果如图4和图5所示。
从测验成果能够看出，该款天线具有超卓的全向 作业才能，天线的作业频带规模为（551～17 193） MHz，作业带宽为（16 642）MHz，倍频带宽为 31.20，回波损耗最小值为-47.32 dB。
该款天线彻底覆 盖了移动通讯、射频辨认、超宽带、移动数字电视等多 个无线通讯体系的作业频带。 该款天线具有杰出的功能优势：该款天线具有安稳 的超宽频带辐射作业才能，在（835～16 108）MHz频 段内的回波损耗值都低于-45 dB，且回波损耗值动摇很 小，天线具有超高安稳辐射才能和较大功能冗余；该款 天线用一个宽达16 642 MHz的单一作业频带，完成了对2G至5G移动通讯、射频辨认、超宽带通讯和移动数字电 视的兼容，且回波损耗最小值低达-47.32 dB，兼具优异 的超宽频带作业才能和较高的辐射强度；该款天线在有 184个阵元天线的情况下，尺度仅为36.8 mm×36.8 mm× 1 mm，在天线小型化规划方面有共同的优势。
5 定论
本文针对多网合一无线通讯终端设备对微波多频段 兼容天线的功能要求，规划了一款成长环阵列超宽频带 天线，运用方形角缺点分形天线作为阵元天线，具有自 类似性的分形结构保证了阵元天线内部有均匀分布的射 频电流，保证阵元天线有优异的超宽频带作业才能；使 用成长环阵列结构将184个阵元天线组成天线阵列，利 用辐射叠加原理和阵列结构自身的自类似性使天线阵列 一起具有高辐射强度、大功能冗余和超宽作业频带。天线回波损耗功能和方向图功能实践测验成果表明，该款 天线尺度小、辐射强度高、功能冗余大、辐射作业安稳 性强，具有超强兼容性和超宽频带作业才能，能够有用 兼容移动通讯体系、射频辨认体系、超宽带通讯体系和 移动数字电视体系，在微波频段多网合一体系中能够得 到大规模运用。
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本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第03期第79页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
