芯耀
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2026 年 2 月 3 日，国家知识产权局公布了一项由美国波音公司（Boeing Company）提交的发明专利申请 ——“超宽带谢尔宾斯基天线组件”（申请公布号：CN 121460948 A）。该专利针对传统谢尔宾斯基天线阻抗带宽不足的技术痛点，提出了创新性的结构设计，可广泛应用于通信系统、雷达系统、军事系统等领域，尤其适配飞行器等移动载具的无线信号传输需求，标志着波音公司在分形天线技术领域的又一重要突破，也展现了其对中国市场相关技术布局的重视。
专利核心技术：重构分形天线结构，破解宽带瓶颈
谢尔宾斯基天线作为分形天线的重要分支，凭借自相似性和空间填充特性，在小型化、多频段工作方面具备天然优势，但传统设计的阻抗带宽局限使其难以满足超宽带通信需求。波音公司此次申请的专利通过四大核心结构创新，实现了带宽性能的跨越式提升：
1. 单元小区设计：分形偶极臂奠定辐射基础
天线组件以矩形格子排列的单元小区（102）为核心辐射单元，每个单元小区包含第一电介质板（104），板上金属层经蚀刻形成三角形分形结构的偶极臂（106、108）。这种分形设计在紧凑空间内延长了电流路径，确保天线小型化的同时保留多频段谐振能力。每个单元小区内集成两组正交取向的偶极臂，通过调整射频（RF）信号的幅度和相位，可形成线性或圆极化无线电波，适配不同通信场景需求。电介质板材料可选 FR-4、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等，兼顾成本与高频性能。
图 1：天线组件整体结构图。展示由多个单元小区（102）以矩形格子阵列排布形成的完整天线组件（100），呈现单元小区、偶极臂（106、108）、电容耦合设备（110）的整体装配关系。
2. 电容耦合设备：突破性拓宽阻抗带宽
专利的核心创新点在于相邻单元小区之间的电容耦合设备（110）。该设备采用第二电介质板（202），其上印刷有彼此间隔的导电段（212），通过紧固件穿过通孔（214）固定在单元小区的顶侧或底侧，导电段直接接触单元小区的电介质板但不触碰偶极臂，形成电容耦合效应。独特的双孔设计（导电段上的大孔 216 环绕板通孔 214）避免了导电段与紧固件的导电耦合，确保电容耦合的纯粹性。该设计可将天线阻抗带宽从传统的 2:1 提升至 5:1，彻底解决了传统谢尔宾斯基天线带宽不足的痛点，同时通过严格控制单元小区间的分离间隙（502），保证了信号传输的稳定性。
图 2：电容耦合设备耦合侧透视图。呈现电容耦合设备（110）耦合侧（200）的细节，包括电介质板（202）、导电段（212）、通孔（214）和环绕孔（216）的位置与形态。
图 3：电容耦合设备背侧透视图。展示电容耦合设备（110）与耦合侧相对的背侧（300）结构，呈现电介质板边缘和通孔的背面视角。
图 4：电容耦合设备背侧另一角度透视图。从不同视角呈现电容耦合设备背侧（300）的形状、通孔分布，补充展示设备的立体结构。
3. 平衡 - 不平衡变换器：优化信号匹配与传输
每个单元小区底侧安装有表面安装式平衡 - 不平衡变换器（1500），通过导电路径（1502）与两组偶极臂分别导电耦合，并统一连接至公共连接器（1600）。该变换器在平衡偶极臂与不平衡连接器之间构建高效电接口，既能抑制共模干扰信号，又能扩展带宽高频端，同时通过接地电抗与电容耦合辐射偶极电抗的调谐抵消，实现超宽带宽下的稳定有源阻抗匹配。公共连接器可同时连接多条同轴电缆（1602），大幅减少了天线组件的连接数量，简化了系统集成。
图 15：单元小区底侧结构图。展示单个单元小区（102）底侧（900）的布局，包括平衡 - 不平衡变换器（1500）、导电路径（1502）和表面安装连接器（1504）。
4. 电介质隔离设备：兼顾安装稳定性与柔性适配
天线组件通过电介质隔离设备（112）安装至接地平面，该设备由聚合物材料制成，包含平面中心体（1100）和环绕式边界体（1102），其独特结构使其在平行于单元小区的第一方向（柔性方向 1106）具备高柔性，而在第二方向（刚性方向 1108）保持刚性。这种定向柔性设计允许天线组件在水平方向适度弯曲以适应安装曲面，同时在垂直方向抵抗重力变形，确保单元小区间距稳定，尤其适配飞行器等复杂载体的安装需求。
图 11：电介质隔离设备单体透视图。呈现单个电介质隔离设备（112）的立体结构，包括中心体（1100）和边界体（1102）的形态。
专利关键信息与技术优势
该专利申请号为 202510928043.4，申请日为 2025 年 7 月 7 日，优先权源自 2024 年 7 月 31 日提交的美国专利申请（18/790,590），发明人包括 A・亚当斯、D・M・斯托维克等四位技术专家，由北京纪凯知识产权代理有限公司代理。其核心技术优势可概括为三点：
一是超宽带性能，通过电容耦合设备与平衡 - 不平衡变换器的协同设计，实现了宽达 5:1 的阻抗带宽，支持多频段信号的同时传输；二是结构紧凑可靠，分形设计与集成化布局确保天线小型化，电容耦合设备与隔离设备的机械结构设计保证了严苛环境下的稳定性；三是适配性强，双极化设计、定向柔性安装特性使其可满足飞行器、雷达等多种设备的通信需求，无需机械移动即可实现超宽带电子扫描。
应用前景与市场意义
作为全球航空航天领域的领军企业，波音公司此次专利布局聚焦超宽带通信核心部件，其技术成果不仅可应用于民用航空通信系统，还能赋能军事雷达、卫星通信等高端领域。在 5G 毫米波通信、物联网高速传输需求日益增长的背景下，该超宽带谢尔宾斯基天线组件凭借小型化、宽频带、高可靠的优势，有望填补相关技术空白，推动无线通信设备的性能升级。
此次波音公司在中国提交专利申请，既体现了中国市场在全球科技布局中的重要地位，也为国内相关领域的技术交流与产业合作提供了新的契机。该专利的实施将进一步丰富超宽带天线的技术方案，为通信、航空航天、国防等行业的发展注入新动力，后续其商业化应用值得行业关注。
注释：文章截图来自已公开专利，仅用于学习分享，专利权问下载请至中国专利公布公告网，或者点击阅读原文
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