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一种矩形Minkowski分形微带天线设计

2017/4/5    来源:互联网    作者:卫冬冬      
关键字:微带天线  分形Minkowski  
本课题先介绍微带天线,再介绍分形理论的定义,分形维数的概念及其分形结构的函数迭代生成。最后以矩形微带天线开始设计,具体分析矩形微带线的辐射机理,分析分形微带天线的辐射机理根据Minkowski分形理论设计矩形分形微带天线。

    4.3 矩形分形微带天线

    有上面的方形分形微带天线可知,其辐射的场类似于偶极子天线,为了使微带天线拟合偶极子天线,由辐射机理可知,如果对方形矩形微带天线进行分形处理。

    1.在HFSS中建立模型

    Minkowski分形微带天线在HFSS的模型,如下图5一阶Minkowski分形微带天线所示,如下图6二阶Minkowski分形微带天线所示如下图7三阶Minkowski分形微带天线所示。

一阶分形天线

图5 一阶分形天线

二阶分形天线

图6 二阶分形天线

三阶分形天线

图7 三阶分形天线

    2.Minkowski分形微带天线仿真结果

    以下是各阶Minkowski分形微带天线的回波损耗与各阶Minkowski分形微带天线的E面的方向图及三维方向图:

一阶天线的回波损耗

图8 一阶天线的回波损耗

二阶天线的回波损耗

图9 二阶天线的回波损耗

三阶天线的回波损耗

图10 三阶天线的回波损耗

一阶微带天线的E面的方向图及三维方向图

图11 一阶微带天线的E面的方向图及三维方向图

二阶微带天线的E面的方向图及三维方向图

图12 二阶微带天线的E面的方向图及三维方向图

三阶微带天线的E面的方向图及三维方向图

图13 三阶微带天线的E面的方向图及三维方向图

    一阶Minkowski分形微带天线的回波损耗如图8所示,其工作中心频率分别为2.54GHz,3.37GHz与上述的方形微带天线的工作中心频率有所下降。二阶Minkowski分形微带天线的回波损耗如图9所示,其工作中心频率分别为2.57GHz,3.4GHz。三阶Minkowski分形微带天线的回波损耗如图10所示,其工作中心频率分别为2.56GHz,3.4GHz。对应一阶,二阶和三阶来看其工作中心频率比较接近,大致相同。

    一阶Minkowski分形微带天线的E面的方向图及三维方向图如图11所示。从图中可知在x轴与y轴中的辐射强度还是比较大,在四边上产生了辐射强度的高峰,但是相对上面的矩形微带天线来说其辐射强度的高峰比较平缓。由于方形微带天线在进行Minkowski分形处理时,增加方形微带天线的边,从而使天线辐射比较均匀,所以其边际辐射比较平缓。二阶Minkowski分形微带天线的E面的方向图及三维方向图如图12所示,其在x轴和y轴的辐射强度相对其他相对平缓。在比较一阶微带天线的辐射强度来说比较好,更加接近于偶极子天线的方向图。三阶Minkowski分形微带天线的E面的方向图及三维方向图如图13所示,其方向图与二阶方向图比较接近。

责任编辑:程玥
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