微波分形天線的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、"分形"是法國(guó)數(shù)學(xué)家Mandelbrot于1975年提出的全新幾何分支,它可有效地用于描述自然界中廣泛存在的一大類(lèi)Euclid幾何所難以定義的復(fù)雜對(duì)象.分形具有空間填充能力和自相似屬性.當(dāng)把分形的概念用于天線的設(shè)計(jì)時(shí),就得到了分形天線.分形天線具有小巧、輕便、易于匹配的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)有的還具有多頻帶、寬頻帶特性,因此,它特別適合于當(dāng)前寬帶、超寬帶通信領(lǐng)域.當(dāng)前,對(duì)分形單元天線的研究主要集中在對(duì)基本分形性質(zhì)的了解.但在實(shí)際應(yīng)用中,必須考慮到有

2、限截取效應(yīng),即實(shí)際制作的天線是有限次迭代的結(jié)果,而不是數(shù)學(xué)上無(wú)窮迭代的概念;有限截取效應(yīng)對(duì)分形天線的性能有著重大的影響,如果對(duì)基本分形不做相應(yīng)的改變,往往得不到預(yù)期的性能.因此,要充分體現(xiàn)出分形的一系列優(yōu)點(diǎn),就必須做一些結(jié)構(gòu)上的改變,同時(shí)考慮到實(shí)際需要,還需詳細(xì)了解一些重要參數(shù)對(duì)天線性能的影響.至于分形陣列,當(dāng)前的研究基本上把天線單元處理成理想的電流源,而沒(méi)有考慮各單元之間的互耦,這與實(shí)際情況也有較大的差異.本文首先研究了傳統(tǒng)的Sier

3、pinski單極子天線,由于它存在有限截取效應(yīng),其第二個(gè)諧振頻率與第一個(gè)諧振頻率之比約為3.5.文章通過(guò)將Sierpinski單極子的上半部分改成三角環(huán),使兩頻率的比值下降到2.2,改進(jìn)后的天線可用于GSM850和PCS雙頻天線的設(shè)計(jì).當(dāng)把分形的概念直接運(yùn)用到Sierpinski微帶天線的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)其第一個(gè)諧振頻率點(diǎn)相對(duì)普通的三角形貼片天線有顯著的提高.文章分析了其中的原因,并通過(guò)加頂層網(wǎng)格并截去其邊角,使改進(jìn)后天線的第一諧振頻率顯著降

4、低,但仍有多個(gè)諧振頻帶,同時(shí)尺寸沒(méi)有增加.Koch單極子具有良好的性質(zhì),本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于DCS+PCS頻段的新型折疊型Koch單極子,通過(guò)在恰當(dāng)?shù)牡胤揭?0°彎角,天線的高度可減小到普通λ/4單極子天線的40％,而帶寬卻增加到17％.文章最后還研究了分形天線在最簡(jiǎn)單的陣列天線——八木天線中的應(yīng)用,并對(duì)其進(jìn)行了全陣列電磁仿真,重點(diǎn)是考慮各單元之間的互耦對(duì)天線性能的影響.研究結(jié)果表明,相對(duì)一般的八木天線,Koch八木天線的諧振頻率顯著