基于分形結構的超寬帶天線的設計與研制.pdf

1、無線通信技術的快速發(fā)展對通信設備提出了越來越高的要求。如今通信設備正朝著集成化與寬帶化的方向發(fā)展，因此在通信設備中的天線，也必須具備小型化與寬帶化的特點。實現(xiàn)天線小型化與寬帶化的目標有多種方法，但是傳統(tǒng)天線通常是以犧牲天線某種性能來達到天線的某一方面的指標，不能滿足現(xiàn)代通信的綜合指標。本文采用分形技術與天線結合，對天線進行改進，在不影響天線其他性能的前提上來實現(xiàn)超寬帶天線小型化的目標，因此對基于分形結構的超寬帶天線的研究有著廣泛的應用場

2、景。
　　本文首先介紹了超寬帶天線的研究背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并詳細說明了實現(xiàn)天線的小型化與寬帶化的多種方式，接著介紹了分形的基本理論，并分析了幾種典型的分形天線的迭代生成的規(guī)律。這些研究為設計基于分形的超寬帶天線提供了理論基礎與思路。
　　其次，本文采用分形技術與天線結合的方式，設計出兩款小型化分形天線。分形結構自身有兩個重要的特性：空間填充性和自相似性。分形天線由于空間填充性可以使天線的表面電流路徑增大，使天線的電長度增

3、大，進而實現(xiàn)天線的小型化的目標。分形天線的自相似性特點可以增加天線的諧振頻點，進而來拓寬天線的頻段。第一款天線是采用Cantor分形與Minkowski分形結合的一種分形天線，該天線的地板采用Minkowski分形結構，貼片采用Cantor分形結構，來實現(xiàn)天線的小型化與寬帶化。最終天線是實現(xiàn)了3.1-12.6GHz頻段，滿足超寬帶的要求，天線尺寸僅為14mm?20mm；第二款天線是采用Sierpinski分形結構，通過增加分形的迭代次數(shù)

4、，改變天線表面電流流動，降低中心頻率，來實現(xiàn)天線的小型化，最終天線工作頻率為2.8-12.17GHz，天線的尺寸為14mm?25mm，該天線在滿足超寬帶的情況下，實現(xiàn)了天線小型化的要求。
　　最后，對天線進行加工，并對其關鍵指標進行測量，測量結果與仿真結果基本吻合，基本滿足超寬帶通信系統(tǒng)的要求，從而驗證基于分形結構的超寬帶天線可以有效減少天線的尺寸。文章中設計的天線具有性能良好、結構簡單、體積小、易于集成等優(yōu)點，具有一定的實用價值