基于分形的小型化宽频带微带天线设计-信息工程大学学报.PDF

Vo l. 11 No.3 第 11 卷第 3 期 信息工程大学学报 2010 年 6 月 Journal of Information Engineering University Jun.20 1O 基于分形的小型化宽频带微带天线设计 任帅，吴启锋，张广求 (信息工程大学信息工程学院，河南郑州 450002) 摘要:结合分形理论的优点，仿真设计了 2 种基于分形技术的微带天线。这2 种天线均采用正 六边形分形迭代结构，分别使用微带线和共面波导馈电。通过数值仿真，对天线的阻抗特性和 方向图进行了研究，结果表明这 2 种分形天线的阻抗带宽均达到了 90% 左右，并且在整个工 作频段内具有良好的辐射方向性。同时分形结构的引入，实现了天线的小型化。 关键词:分形天线;宽频带;小型化 中图分类号:TN828.6 文献标识码:A 文章编号:1671 -0673(2010)03 -0279 -04 Design of Compact and Wideband Microstrip Antenna ßased on Fractal Theory REN Shuai , WU Qi-duo , ZHANG Guang-qiu (Institute of Information Engineering , Information Engineering University , Zhengzhou 450002 ,China) Abstract: Two fractal microstrip antennas are designed based on the advantages of fractal theory. Both antennas explore iterative hexagon fraction , and one uses microstrip for feed , the other uses co- planar waveguide (CPW) for feed. Through numerical simulation , a research on the impedance , ra- diation pattern of the antenna is provided. Experiment results show that the impedance bandwidth all reaches about 90% , and has good radiation properties in the whole working bandwidth. Simultane- ously by introducing the fraction antenna miniaturization is also realized. Key words: fractal antenna; wideband; Miniaturization 宽频带、小型化成为现代天线研究的一个热点问题。微带天线因其重量轻、低剖面、小型化、易于共形 以及能方便地与电路集成等优点，受到广大天线设计者的青睐。然而，一般微带天线的带宽只有 1% - 6%[1] 频带窄这一主要缺点限制了其广泛应用。近年来，许多学者和天线工程师都在致力于微带天线的 研究工作，各种交叉学科的相互渗透使天线技术得到了新的发展。文献[2 J 对分形技术、光子晶体结构和 遗传算法在微带天线中的应用做了介绍。新技术的使用使得微带天线性能有了极大的改善。其中具有分 数维自相似性的分形结构以其多频带、小尺寸的特点在天线设计中具有不可比拟的优势。 分形理论自提出以来，被广泛应用到天线研究与设计中。分形技术因其空间填充性和自相似性的特 点，使得天线在不同尺度下具有相似的