本實用新型涉及無線移動通信領(lǐng)域的天線，特別涉及一種可應(yīng)用于航天器或人造衛(wèi)星等射頻終端的具有三重自相似結(jié)構(gòu)的多頻段微帶天線。

背景技術(shù)：

無線通信系統(tǒng)中，微帶天線以其低剖面，小尺寸，少造價，易于實現(xiàn)與載體共形等優(yōu)勢受到越來越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。微帶天線常常被安裝在航天器或者人造衛(wèi)星的表面，或者被植入移動通信設(shè)備的內(nèi)部。具有多頻段功能的微帶天線在實踐中更是表現(xiàn)突出，不同頻段可用作不同用途或是增加傳輸數(shù)據(jù)量，因此許多達到多頻段功能的技術(shù)方案被提出。

現(xiàn)有大多數(shù)天線采用各種設(shè)計方案達到同一天線支持多頻段的功能，但現(xiàn)有設(shè)計通常面臨著增益相對較低，以及設(shè)計復(fù)雜導(dǎo)致的制造困難和造價偏高等問題。

根據(jù)IEEE 521-2002標準，12到18GHz被命名為Ku波段，8到12GHz被命名為X波段。Ku波段主要用于衛(wèi)星通訊，尤其是用于航天飛機和國際太空站通訊的美國國家航空天管理局，同時該波段也應(yīng)用于偏遠地區(qū)的電視網(wǎng)絡(luò)廣播和點對點傳輸；X波段主要用于衛(wèi)星通訊，如軍事衛(wèi)星通訊，空間研究，廣播衛(wèi)星等，也應(yīng)用于雷達，地面通信，業(yè)余無線電通信等。

本實用新型針對現(xiàn)有設(shè)計的問題，提出一種新型天線設(shè)計，共支持4個頻段，并著重于位于8到14GHz波段的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，通過自相似結(jié)構(gòu)和諧振頻率調(diào)節(jié)的設(shè)計，提供一種可應(yīng)用于航天器或人造衛(wèi)星等射頻終端的具有三重自相似結(jié)構(gòu)的多頻段微帶天線，該天線共可以支持四個頻段，并著重于Ku波段和X波段的應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種具有三重自相似結(jié)構(gòu)的多頻段微帶天線，包括介質(zhì)基板、介質(zhì)基板上表面蝕刻的微帶輻射體以及介質(zhì)基板下面的地板；所述輻射體由內(nèi)到外分為三層，三層輻射體結(jié)構(gòu)均為圓形微帶輻射體中含有正六邊形蝕刻孔隙；

第一層正六邊形蝕刻孔隙對角線長小于第一層圓形微帶輻射體直徑；第二層正六邊形蝕刻孔隙的六個邊與第一層微帶輻射體外側(cè)邊緣相交，第二層正六邊形蝕刻孔隙對角線長小于第二層圓形微帶輻射體直徑；第三層正六邊形蝕刻孔隙的六個邊與第二層微帶輻射體外側(cè)邊緣相交，第三層正六邊形蝕刻孔隙對角線長小于第三層圓形微帶輻射體直徑。

還包括金屬化過孔，所述金屬化過孔設(shè)置在第三層微帶輻射體，連接饋電微帶和地板。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

1)采用三重自相似結(jié)構(gòu)輻射體實現(xiàn)了多頻段微帶天線，結(jié)構(gòu)簡單，易加工，低造價；

2)通過三層圓形微帶輻射體和方形蝕刻孔隙的尺寸以調(diào)節(jié)諧振頻率，進而控制頻段和帶寬，具有較強的靈活性；

3)天線具有低剖面，多頻段，性能良好的特點。天線整體厚度為1.5mm，共可以支持4個頻段，10dB阻抗帶寬最大可以達到5％，增益最大可達6.1dBi。

附圖說明

圖1是本實用新型多頻段微帶天線具體實施例的輻射體的俯視圖；

圖2是本實用新型多頻段微帶天線具體實施例的S₁₁參數(shù)的測試曲線圖；

圖3是本實用新型多頻段微帶天線具體實施例的增益測試曲線圖。

圖中：1-第三層微帶輻射體、2-金屬化過孔、3-第三層正六邊形蝕刻孔隙、4-第二層微帶輻射體、5-第二層正六邊形蝕刻孔隙、6-第一層微帶輻射體、7-第一層正六邊形蝕刻孔隙。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式進一步說明，對本實用新型的技術(shù)細節(jié)進行清晰詳盡的說明，所描述的實施例僅是本實用新型中的部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。

本實用新型實施例為一種支持4個頻段，并著重于位于8到14GHz的Ku波段和X波段應(yīng)用的具有三重自相似結(jié)構(gòu)的微帶天線。見圖1，一種具有三重自相似結(jié)構(gòu)的多頻段微帶天線，包括介質(zhì)基板、介質(zhì)基板上表面蝕刻的微帶輻射體以及介質(zhì)基板下面的地板；所述輻射體由內(nèi)到外分為三層，該三層輻射體具有自相似結(jié)構(gòu)，三層輻射體結(jié)構(gòu)均為圓形微帶輻射體中含有正六邊形蝕刻孔隙。三層輻射體為同心圓，三個正六邊形的中心與輻射體的圓心重合。

第一層正六邊形蝕刻孔隙7對角線長l₁小于第一層圓形微帶輻射體6直徑2r₁；第二層正六邊形蝕刻孔隙5的六個邊與第一層微帶輻射體6外側(cè)邊緣相交第二層正六邊形蝕刻孔隙5對角線長l₂小于第二層圓形微帶輻射體4直徑(2r₂)；第三層正六邊形蝕刻孔隙3的六個邊與第二層微帶輻射體4外側(cè)邊緣相交第三層正六邊形蝕刻孔隙3對角線長l₃小于第三層圓形微帶輻射體1直徑(2r₃)。

還包括金屬化過孔2，所述金屬化過孔2設(shè)置在第三層微帶輻射體1，連接饋電微帶和地板。

本實施例的微帶天線采用厚度為1.5mm的RF-4作為介質(zhì)基板，低剖面。

介質(zhì)基板上表面可通過三層圓形微帶輻射體和正六邊形蝕刻孔隙的尺寸以調(diào)節(jié)諧振頻率，進而控制頻段和帶寬。

微帶輻射體中的蝕刻孔隙的大小具有較大自由度，本實施例采用的優(yōu)化尺寸：l₁＝15.2mm，r₁＝10mm，l₂＝20.2mm，r₂＝14.2mm，l₃＝30mm，r₃＝20mm。本實施例在第三層微帶輻射體1和地板間設(shè)置金屬化過孔2，可通過對其位置的調(diào)節(jié)獲得更好的阻抗匹配，從而減小損耗，提高效率。一個優(yōu)化的尺寸：y_f＝18mm。

見圖2，本實用新型實施例測試的S₁₁參數(shù)結(jié)果良好，如使用更精細的加工工藝減小加工誤差，優(yōu)化微帶輻射體邊緣弧度，可使測試結(jié)果更優(yōu)。本實用新型實施例共有4個頻段，分別為：9.85GHz，11.2GHz，12.4GHz和13.4GHz。測試的10dB阻抗帶寬最大為5％，位于13.4GHz頻段。參照圖3，本實用新型實施例的增益曲線中最大增益為6.1dBi，位于9.85GHz頻段。

本實用新型提供的實施例應(yīng)用于無線通訊領(lǐng)域，可應(yīng)用于航天器或人造衛(wèi)星等的接收和發(fā)射設(shè)備中，受益于多頻段集成于同一天線上的設(shè)計，可以得到更加簡單的模塊結(jié)構(gòu)，低剖面，小尺寸，易于加工，便于實現(xiàn)與載體共形。降低了射頻前端的復(fù)雜度和成本，提供了整體性能。

以上是對本實用新型應(yīng)用于衛(wèi)星通訊領(lǐng)域的具有三重自相似結(jié)構(gòu)的多頻段微帶天線所提供的具體實施例的詳細描述。本實施例運用了具體實施例對本實用新型的設(shè)計、原理以及實施方式進行闡述，幫助理解本實用新型極其核心思想。綜上所述僅為本實用新型的較佳實例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、簡化、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。