本發(fā)明涉及移動通信領域，尤其涉及一種新型的超寬帶天線，具體來說是一種可用于無線通信的小型分形天線，具有很好的全向特性。

背景技術：

隨著社會的發(fā)展，無線通信在生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，天線作為系統(tǒng)的重要組成部分，人們提出了越來越高的寬帶化和小型化的要求。寬帶天線不僅能滿足人與人之間大量的信息高速度傳遞的需求，并且可以使一副天線工作于多個通信系統(tǒng)頻段，從而減少載體上天線的數(shù)目，實現(xiàn)通信設備的小型化。隨著微波技術的進一步發(fā)展，成本低廉、結構簡單、易于集成的微帶天線得到了人們的普遍關注。與此同時，分形幾何的快速發(fā)展，基于分形結構的微帶天線來實現(xiàn)超寬帶的特性在實現(xiàn)天線的小型化與寬帶化上取得了很好的效果，但是目前的分形結構來設計天線，依舊有很多不足之處，需要進一步的分析與優(yōu)化。

近年來，國外的一些學者基于分形結構的超寬帶天線研制的過程中取得了明顯的進展，比如Mahdi Jalal等人在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters.(Vol.12,pp.504-507,Apr.2013.)上發(fā)表了題為“UWB CPW-Fed Fractal Patch Antenna With Band-Notched Function Employing Folded T-Shaped Element”中設計了一款樹狀的分形結構天線，尺寸只有14mm×18mm，實現(xiàn)了2.95-12.81GHz的超寬帶。Vorya Waladi等人在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters(Vol.12,pp.651-654,May.2013.)上發(fā)表了題為“A Novel Modified Star-Triangular Fractal(MSTF)Monopole Antenna for Super-Wideband Applications”中設計一款星型結構的分形天線。Mahdi Jalal等人在Microwave and Optical Technology Letters(vol.56,pp.851-854,Apr.2014.)上發(fā)表的“Very compact UWB CPW-fed fractal antenna using modified ground plane and unit cells”中設計了樹狀分形結構的天線。

國內(nèi)也涌現(xiàn)出一大批基于分形結構設計的超寬帶天線的研究者。張學勇在2011年全國微波毫米波會議上發(fā)表的“基于分形技術的超寬帶天線”中設計了謝爾賓斯基(Sierpinski)分形天線。在15mm*20mm的尺寸上，實現(xiàn)了2.5-11.1GHz的超寬帶。西安電子科技大學的李棟的碩士畢業(yè)論文里設計了一款Koch分形天線，尺寸為20mm×15mm，獲得的帶寬為4.3-12GHz?？梢钥闯瞿壳盎诜中渭夹g的超寬帶天線的研究還不太成熟，小型化和寬帶化還可以有所改進，全向性也可以有所提高，還有許多問題需要解決。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有分形天線設計技術中存在的小型化和帶寬不可兼得，全向性不能保證的問題和缺陷，提供一種小型超寬帶全向分形天線。

本發(fā)明采用的技術方案為：一種小型超寬帶全向分形貼片天線，包括金屬輻射貼片、中間層介質(zhì)板和金屬接地板，所述金屬輻射貼片與金屬接地板之間設置中間層介質(zhì)板；

所述金屬輻射貼片由一個圓形貼片和微帶饋線組成，所述圓形貼片上中心作一圓形開槽，并且將多邊形開槽以軸對稱的結構進行嵌套，形成使天線具有多頻特性的分形結構；所述圓形貼片頂部向下1—2mm的部分被橫向截斷去除；

所述金屬接地板由一塊矩形金屬貼片挖槽構成。

作為優(yōu)選，所述圓形貼片中心的圓形開槽半徑為圓形貼片的三分之一。

作為優(yōu)選，所述微帶饋線為50歐姆微帶線。

作為優(yōu)選，所述多邊形開槽具體為等邊三角形、圓形或星形。

作為優(yōu)選，所述多邊形開槽的軸對稱嵌套角度具體為30°、45°或60°。

有益效果：采用本發(fā)明所述天線結構和方案，結構簡單，相對尺寸小，便于加工成型，且實現(xiàn)了寬帶的阻抗匹配，10dB的回波損耗可達到138.5％，且全向性較好，提高了輻射效率。

附圖說明

圖1(a)和(b)為本發(fā)明結構優(yōu)選實施例示意圖；

圖2為本發(fā)明的回波損耗圖；

圖3為本發(fā)明在5.4GHz處的YOZ平面的輻射方向圖；

圖4為本發(fā)明在17.2GHz處的YOZ平面的輻射方向圖；

圖5為本發(fā)明在29GHz處的YOZ平面的輻射方向圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

參考圖1(a)和(b)，為本發(fā)明實施方式提供的小型超寬帶全向分形貼片天線優(yōu)選實施例。所述貼片天線依圖1所示描述主要包括:金屬輻射貼片1、中間層介質(zhì)板2、金屬接地板3和微帶饋線4。中間層介質(zhì)板2是厚度為0.813mm的介電常數(shù)為3.38的RO4003材質(zhì)。

所述金屬輻射貼片1由一個圓形貼片和微帶組成，其中圓形貼片上中心作一圓形開槽，然后把等邊三角形開槽以軸對稱的結構進行嵌套，形成分形結構，以使天線具有多頻特性。

所述圓形貼片頂部向下2mm的部分被橫向截斷去除。

所述金屬接地板3由一塊矩形金屬貼片挖槽構成。

所述微帶饋線4為50歐姆微帶線，用于與50歐姆的同軸線相焊接。

該天線是貼片天線，金屬輻射面的挖的三角形是分形的一個變種，它對于天線帶寬的延伸有很大的作用，能有效增加表面電流的分布，使其在不同的頻率都有輻射能力。根據(jù)輻射電流密度可知該面金屬片上方對于天線的輻射沒有作用，故為了減小天線面積挖掉了這一部分，仿真結果證明該部分對回波損耗S11沒有影響。金屬接地板上面挖了兩個三角形和一個小矩形有利于寬頻帶的阻抗匹配也更有利于天線的全向輻射。

如圖2所示，為本發(fā)明的仿真回波損耗S11圖，從該圖可以看出本小型超寬帶全向分形貼片天線的服務頻段為從5.27GHz至29.05GHz范圍。

如圖3,4,5所示，為本發(fā)明在三個頻點處的YOZ平面的輻射方向圖，可以看出天線在低頻和高頻時都有很好的全向性。

應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。