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可重构与圆极化分形微带天线研究

作　者: 魏寅生
导　师: 刘少斌
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 分形小型化可重构圆极化
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着科学技术的发展,人们对无线通信的需求越来越高,这对天线模块提出了日益严苛的要求。现代天线设计存在着三大热点问题:小型化、可重构和圆极化。对这些问题进行研究并提出切实可行的解决方案,符合工程应用的客观需要。本文把分形结构应用于微带天线设计,为解决天线小型化,实现频率可重构和天线圆极化进行了仿真计算和实验研究。本文的研究内容主要包括三块内容:第一,设计了两款基于分形结构的小型化微带天线。首先,设计了一款基于Koch曲线的小型化分形天线,该贴片天线的四边为一阶Koch曲线,中心嵌套三角开槽。在贴片边长不变的情况下,天线的最低谐振频点从4.6GHz左右降低到了1GHz附近。经仿真与测试,天线基本达到了设计要求。其次,设计了另一种利用分形缝隙来实现小型化的微带天线,在贴片天线的中心开三阶十字分形缝隙,利用缝隙耦合与分形自相似特性来使天线谐振频点向低频偏移。经仿真,保持贴片边长不变的前提下,该十字分形缝隙天线可以使天线的谐振频点从2.7GHz降低到1.2GHz,实现了小型化效果。第二,设计了一款基于十字分形的可重构微带天线。利用十字分形的自相似特性,天线容易获得多频特性。原十字分形的体积较大,在分析了电流图后,切除十字分形天线的上半部分,能够达到小型化的效果。最后,在十字分形外围三阶枝节加载短路微带线,可以获得可重构的效果。在仿真分析的基础上,对该频率可重构十字分形天线进行加工。经测试,该天线在未加载短路微带线时呈现双频特性,加载后呈现单频特性,实现了频率可重构。第三,设计了一款一阶Koch分形双频圆极化天线。在地板上开相互垂直的十字缝隙,天线中心开双方环槽,利用口径缝隙耦合的方法实现高频点的圆极化;天线四边的Koch曲线可以使得天线在较低的谐振频点谐振,并利用同轴探针馈电获得低频点的圆极化效果。于是,天线整体达到了双频圆极化的效果。天线在2.42GHz与6.53GHz均表现出较好的圆极化特性。

可重构与圆极化分形微带天线研究

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