一種新型微帶分形天線的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代化通信設(shè)備的普及，對(duì)天線的應(yīng)用也越來越廣泛。目前為止，在無線通信領(lǐng)域中，通常所采用的天線其幾何外觀大都是占據(jù)一定三維空間的歐幾里德圖形。通信設(shè)備的發(fā)展，使得對(duì)具有多頻段和寬頻帶特性的天線的需求日益增加，出現(xiàn)了很多形狀各異的天線，本文所介紹的新型微帶分形天線就是其中之一。 法國(guó)數(shù)學(xué)家B.Mandelbrot于1975年首先提出了“分形”這一概念。所謂分形指的是對(duì)一類具有無窮嵌套的幾何對(duì)象，適當(dāng)?shù)厝〕銎渲幸徊糠郑⒓右苑糯螅?/p>

2、觀察者看到的結(jié)果與整體對(duì)象完全相同。分形技術(shù)在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，但將分形技術(shù)應(yīng)用到天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域還是最近10年的事。分形幾何是一種與標(biāo)度無關(guān)的集合，其自相似機(jī)構(gòu)，意味著它的形狀在不同的尺度變化下保持相似性。應(yīng)用到天線設(shè)計(jì)上，當(dāng)天線工作在不同的頻段時(shí)，天線的形狀結(jié)構(gòu)仍是相似的，從而使天線具有相似的電特性，形成了多頻段天線。研究分形與天線的關(guān)系有其必然性，把比例自相似性和空間填充性這兩大特點(diǎn)應(yīng)用到天線設(shè)計(jì)上，轉(zhuǎn)化為天線的寬帶(或多頻)特性和

3、尺寸縮減性，則可以得到性能優(yōu)越的天線。 本論文結(jié)合理論分析，利用有限積分(FiniteIntegral，F(xiàn)I)算法，將分形技術(shù)應(yīng)用到微帶天線設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)和優(yōu)化了一種新型多頻段Sierpinski微帶分形天線。在設(shè)計(jì)微帶分形天線的過程中，研究比較了目前分形天線的各種設(shè)計(jì)形式和原理。針對(duì)Sierpinski微帶分形天線，具體分析計(jì)算了天線輻射單元的尺寸、天線內(nèi)的場(chǎng)分布、天線輸入阻抗、天線遠(yuǎn)場(chǎng)方向函數(shù)等參數(shù)。給出了一種新的分形天線多個(gè)

4、諧振頻率的近似計(jì)算方法。結(jié)合FI數(shù)值仿真，優(yōu)化了這種Sierpinski微帶分形天線。最后具體加工制作了一個(gè)Sierpinski微帶分形天線，探討了增大天線帶寬的途徑。在對(duì)天線進(jìn)行調(diào)試之后，實(shí)際測(cè)試了天線的部分電路參數(shù)與輻射參數(shù)，給出了測(cè)試結(jié)果并和仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)天線在頻率分別為8.5GHz、14.45GHz、17.32GHz時(shí)的增益分別為6.86 dB、7.78 dB、7.46 dB左右，帶寬在1.6GHz-1.8