精细结构对分形天线小型化的影响
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一种分形结构微带天线的设计和馈点的优化
阮晓冬;吕英华
【期刊名称】《软件》
【年(卷),期】2012(033)005
【摘要】微带贴片天线是一种低材料、体积小、易于制作的天线.为了实现天线的多频带特性,在微带贴片天线中引入了sierpinski模型结构.分形结构是在一个递归的过程中产生的,它们可以在有限的空间产生很长或很宽的表面积,因此,分形结构可以使宽带天线在小型化的同时又能保持和大天线相似的辐射模式和输入阻抗特性.这种sierpinski分形结构的微带天线可以用在WLAN,BLUETOOTH和WIMAX中.本文详细研究了sierpinski分形结构的迭代设计以及馈带线的馈点位置,并分析了对于此类天线的最佳馈电点
【总页数】3页(P3-5)
【作者】阮晓冬;吕英华
【作者单位】北京邮电大学电子工程学院,北京 100876;北京邮电大学电子工程学院,北京 100876
【正文语种】中文
【中图分类】TN82
【相关文献】
1.一种可用于相控阵的双点馈多层圆极化微带天线 [J], 闫鹏;李阳;李振海;白旭东;金荣洪;耿军平;梁仙灵
2.一种新型单馈点宽带圆极化微带天线的设计 [J], 邵晓亮;赵丽娟;邹永庆
3.一种基于分形结构的树生长微带天线设计 [J], 樊磊;骆延;黄卡玛;杨阳
4.一种基于分形结构的树生长微带天线设计 [J], 樊磊;骆延;黄卡玛;杨阳;
5.一种用于GPS的单馈点圆极化微带天线 [J], 张实华;张兴华
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基于分形结构的小型化微带贴片天线设计
1 引言
光子带隙(Photonic Bandgap,简称PBG)结构是一种人工构造的周期性电介质结构,光子带隙结构的理论来源于电子能带理论,在这种结构中传播
的波——如声波、电磁波、光波等,在某一特定频率范围内的将不能在此周
期性电介质结构中传播,这一特殊的频带则称为禁带。
对于微带天线的设计,PBG结构可以用于提高天线的性能,例如提高天线增益,增强辐射效率以及
减小天线尺寸等。
但事实上,由于PBG周期单元尺寸接近禁带频率的半波长,使得PBG结构在实际应用中受其自身尺寸的限制,特别是在较低的频率上应用时。
在本文中,我们设计一种新颖的基于分形结构的小型化微带贴片天线,利用H分形PBG结构替代了微带天线原来的接地面,使得天线尺寸大幅缩减,这种新型的小型化天线对于需要电小天线的无线通信系统将有很好的应用价值。
2 H分形PBG结构天线设计
分形拓扑是一种很好的分析复杂问题以及混沌问题数学方法,其有着独特。
基于皮亚诺分形结构的微带阵列天线设计概述天线技术是现代通信、雷达和遥感等领域中不可或缺的核心技术。
微带天线作为一种小型化、轻便化和低功耗的天线,被广泛应用于无线通信、射频芯片等领域。
近年来,随着电子技术的不断发展,人们对于微带天线的性能和效率提出了更高的要求。
在这种情况下,皮亚诺分形结构被广泛应用于微带天线设计中,以提高天线性能和效率。
本文将介绍基于皮亚诺分形结构的微带阵列天线设计和优化方法,以满足不同应用中对天线性能和效率的要求。
皮亚诺分形结构皮亚诺分形结构是一种基于分形几何学原理的形状设计方法。
它使用迭代的方式,通过在基本形状上重复应用一定尺度的变换,形成一种复杂的结构。
应用于微带天线设计中,皮亚诺分形结构可以提高天线的带宽、辐射效率和电磁性能,并且能够降低天线的噪声系数和电磁泄漏。
微带阵列天线设计基于皮亚诺分形结构的微带阵列天线设计主要包括以下步骤:步骤 1:基准天线设计首先,需要设计一个基准天线作为起点。
这个基准天线通常是一个简单的矩形或圆形微带天线。
步骤 2:分形模型设计接下来,需要使用皮亚诺分形结构来设计复杂的阵列天线结构。
分形模型设计可以通过计算机辅助设计软件完成,常用的软件包括 HFSS、ADS 等。
步骤 3:参数优化设计好分形模型后,需要通过参数优化来调整天线的性能和效率。
这些参数通常包括天线的几何尺寸、阵列元素的数量、阵列元素之间的间隔等。
步骤 4:制作和测试最后,需要按照设计图纸制作出实际的微带阵列天线,并进行测试和验证。
测试结果可以用来评估天线的性能和效率,并根据需要进行调整和优化。
优化方法基于皮亚诺分形结构的微带阵列天线,可以通过以下优化方法来提高天线的性能和效率:方法 1:增加分形阵列元素的数量通过增加分形阵列元素的数量,可以增加天线的辐射带宽和效率,从而提高天线的性能和效率。
方法 2:调整分形模型的参数通过调整分形模型的参数,比如线宽和间距,可以调整阵列元素之间的相互作用,从而提高天线的电磁性能和效率。
基于分形的多频微带天线设计张洁【摘要】在分形的理论基础上,结合扇形循环嵌套元素,文章设计出了一种具有多频带的小型微带天线.以等腰梯形作为共面波导的金属地板中间馈电极大地提高了该天线的辐射性能,其包含了3个通频带,覆盖WLAN/WiMAX的工作频段,即2.44 GHz/3.5 GHz/5.2—5.8 GHz.在该工作频段,利用HFSS软件测量方向图、反射损耗和阻抗等性能,各频率点的方向图均实现了H面全向,并且反射损耗较低.此外,该天线的小型化特点及其分形嵌套设计思想可以广泛应用于其他领域.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】3页(P14-16)【关键词】分形;嵌套;多频;天线【作者】张洁【作者单位】广州工商学院基础教学部,广东广州 510388【正文语种】中文高数据率无线通信系统的发展和通信频段的增加对多频段天线提出了更多的需求。
在一个固定的空间,通常存在许多不同的通信系统,如无线局域网系统、移动通信系统等,这些无线系统需要可以在不同的工作频率和模式下使用的天线。
例如,无线局域网的工作频率是2.4 GHz和5.2 GHz,而GSM无线移动终端是900 MHz 和1 800 MHz。
人们需要一类天线,其可以满足不同频带的应用需求,同时保证该天线的增益。
具体来说,天线要在不同的频段工作,并且保证其相应的辐射特性。
分形结构是通过迭代产生的具有较强空间填充性和自相似特性的几何结构,它的整体与局部之间以及局部与局部之间都具有自相似性,因此分形是一种与标度无关的几何结构。
将分形思想应用于天线的设计构造的分形天线和普通天线性比具有较明显的优势:利用分形结构的空间填充性,缩短天线的尺寸,实现了天线小型化;利用分形结构的自相似性,导致多频产生,进而设计多频天线;在多频带基础上增加带宽,从而得到宽频带天线。
近年来,应用较广的分形结构包括Sierpinski,Koch,Minkowski结构。
一种新颖的Koch分形缝隙天线研究秦冲;陈鹏;刘盛纲【摘要】设计了一种新颖的多频带天线.给出了传统矩形波导的归一化宽度公式,并介绍了Koch曲线的基本概念,利用电磁仿真软件HFSS对天线的电特性进行仿真优化.Koch分形结构具有自相似性,故天线具有良好的多频带特性,通过讨论,设计出了3个谐振频率,分别为3.9 GHz,4.5 GHz和13.4 GHz,而且该天线面积小,约为78.7 mm×40 mm.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)015【总页数】3页(P51-52,56)【关键词】Koch;分形天线;基片集成波导;波导缝隙天线【作者】秦冲;陈鹏;刘盛纲【作者单位】电子科技大学物理电子学院,四川,成都,610054;电子科技大学物理电子学院,四川,成都,610054;电子科技大学物理电子学院,四川,成都,610054【正文语种】中文【中图分类】TN8201 引言近几年来,很多学者对基片集成波导(SIW)缝隙天线进行了研究,并取得了较多的研究成果[1]。
基片集成波导是一种印刷在介质基片上的新型波导结构,由其构成的毫米波和亚毫米波部件及子系统具有高Q值、高功率容量、易集成等优点。
然而,近年来随着超宽带无线通信技术的发展和移动通信的普及,人们对天线的宽带化和小型化设计提出更高的要求。
传统的天线都是建立在欧几里德空间之上的,占据了一定的空间,不利于天线的设计。
而且大部分都是外露天线,由一些固定元件构成,隐蔽性不好,集成度不高。
分形几何是通过迭代产生的具有自相似特性的几何结构,它的整体与局部之间以及局部与局部之间都具有自相似性,因此分形是一种与标度无关的几何。
研究发现将分形几何用于天线设计当中,不论在天线的尺寸方面,还是在频率特性方面都显现出了传统天线无法比拟的优势。
本文根据典型的Koch分形结构和基片集成波导缝隙天线理论,利用Ansoft公司的HFSS软件,设计出一种具有多频带特性的基片集成波导缝隙天线。
1引言随着现代军事通信系统中跳频、扩频等技术的应用,天线作为通信设备的前端部件,对通信质量起着至关重要的作用。
然而传统的天线形式和功能在一定程度上不能跟上通信系统小型化的发展需求,寻求天线的全向性、小型化、宽带化、共用化成为天线研究中一个重要课题。
单极子天线以其结构简单和全向辐射的特点,被广泛应用于无线通信领域,由于单极子天线具有电尺寸过大和频带窄的特性,已经不能很好地满足设计的要求。
并且天线的输入阻抗随频率变化比较大,使天线呈现很高的输入电抗(容性),很难与50 Ω的同轴线匹配。
人们采用多种措施来改善天线的性能,其中加载是适应这种小型化天线的典型技术。
近年来有大量文献开展对这一方面的研究。
加载技术是天线工程中常用的小型化与宽带化方法,通过在天线的适当位置加载电阻、电抗或导体来改善天线中的电流分布,从而达到改变天线的谐振频率或者在同样的工作频率下降低天线的高度以及改变天线的辐射方向图等目的。
加载的元件可以是无源器件也可以是有源网络,可以是线性元件也可以是非线性的,实际工程中最常用的是无源加载,如:顶部加载、介质加载、串联分布加载、集中加载等。
对于工作频率不高的情况常采用集中加载,而工作频率较高时采用分布加载。
因此通过加载技术是实现天线小型化最有效的途径。
2加载的应用前人已经做过很多关于加载天线的研究,Altshuler第一个根据传输线理论,将偶极子天线近似看作开路传输线,在距离开路末端1/4波长处串联一个等于开路线特性阻抗的电阻,可以在天线上得到行波电流,从而使偶极子天线在较宽的频带内匹配良好。
由于天线要求加载点到末端的距离为1/4波长,若该条件不满足,加载电阻的作用就会被削弱甚至不起作用。
这样很难在HF,V/UHF频段继续减小天线的尺寸。
最近,BOag和Mittra等人提出用RLC并联电路对单极子天线实行分段加载。
同时借助遗传算法和计算机模拟全局搜索最佳加载位置和加载元件值,成功设计了30~450 MHz单鞭和双鞭加载天线。
分形天线一种新颖的天线小型化技术及其应用摘要: 分形几何具有重要的特性, 即自相似性和分数维, 可以成功的应用于天线的设计。
本文主要介绍了分形的基本概念, 并对典型的分形天线及其小型化原理进行了简要介绍。
1 引言近年来, 无线通信技术以惊人的速度发展, 无论用户身在何处都能够时刻处于连接状态, 这就是所说的“任何时间、任何地点的无线电通信”。
而天线和射频设备是决定整个系统性能的关键元件。
由于传统的天线已经无法满足未来的挑战, 这就意味着必须相应地发展天线技术以适应无线系统发展的要求。
目前分形正成为满足未来产品要求的一种有效方法。
他能够使得我们有效地设计小型化天线或把多个无线电通信元件集成到一块设备上。
在用于无线应用中的下一代天线中, 小型化是必须的。
因为他必须集成多个设备( 如蜂窝、无线局域网、地理定位、无线电广播装置) , 并需要安置在多个地点( 如机场、办公室、商场、地下场所) , 同时很多设备也需用到小型化天线, 如手机、笔记本电脑、个人数字助理、汽车、手表等。
在这种情况下, 用户希望采用尽可能小的天线以便于方便使用无线设备。
此外, 在基站和设备的接入点处, 小型化的天线有助于减少周围环境对无线网络设施的影响。
2 分形几何背景知识“分形”这一概念是由法国数学家B.Mandelbrot 于1975 年首次提出的, “分形( Fract al) ”这个名词源于拉丁文的“破碎”。
分形具有两大主要特征: 自相似性和空间填充性( 即分数维) 。
自相似就是说适当的放大或缩小几何尺寸, 整个结构并不改变, 在各种尺度上都有相同程度的不规则性。
分数维是指用一个特征数( 不一定是整数) 来测定其不平度、复杂性或卷积度。
自然界中的许多物体都能用分形来模拟, 如山脉、树分形技术是得益于数学上分形物体的一些特殊性质发展起来的。
无论是自然界中的分形还是数学上的分形物体, 都能够通过简单的算法一步步迭代生成, 最终能够具有惊人的复杂结构。
天线的小型化技术与宽频带特性的研究一、内容综述随着科技的不断发展,人们对通信设备的需求越来越高,而天线作为通信设备的重要组成部分,其小型化技术与宽频带特性的研究显得尤为重要。
本文将对天线的小型化技术与宽频带特性的研究进行综述,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
首先我们来了解一下天线的小型化技术,天线的小型化技术是指通过优化天线的设计、制造工艺等方面,使其在保持良好性能的同时,体积更小、重量更轻。
这种技术的应用可以降低通信设备的成本,提高设备的便携性,同时也有助于减少电磁干扰,提高通信质量。
目前天线的小型化技术已经取得了显著的成果,如采用微带线阵列、共形天线等技术,可以实现高增益、低剖面、宽带宽的天线设计。
接下来我们来探讨一下天线的宽频带特性,宽频带特性是指天线在不同频率范围内具有良好的接收和发射能力。
随着5G、6G等新一代通信技术的快速发展,对天线的宽频带特性提出了更高的要求。
为了满足这一需求,研究人员正在积极探索新型的天线材料、结构和工艺,以实现更高频率范围、更大带宽的天线设计。
例如采用石墨烯、碳纳米管等新型材料,可以实现更高灵敏度和更宽的频率响应;采用柔性印刷电路板(PCB)等新型结构,可以实现天线与基站之间的灵活连接,从而提高天线的覆盖范围和抗干扰能力。
天线的小型化技术与宽频带特性的研究是通信领域的一项重要课题。
通过对天线的设计、制造工艺等方面的不断创新和优化,我们有望实现更小巧、更高效、更可靠的通信设备,为人们的生活带来更多便利。
1.1 研究背景和意义天线这个看似高大上的科技产品,其实就在我们身边。
从手机、电视、无线路由器等电子设备中,我们都可以看到它的身影。
天线的作用是将电磁波信号从发射端传输到接收端,让我们能够随时随地与外界保持联系。
然而随着科技的发展,人们对天线的需求越来越高,不仅要求传输距离更远,传输速率更快,还希望天线体积更小,重量更轻。
因此研究天线的小型化技术与宽频带特性显得尤为重要。
将分形理论应用于天线设计的研究现状分析摘要随着无线通信技术的发展,人们对用于无线通信的天线提出了诸如小型化,多频化等要求。
由于分形具有空间自填充和自相似属性,将分形应用于天线设计而得到的分形天线为解决天线小型化、多频化的问题提供了一个很好的途径。
本文对目前将分形理论应用于天线设计的现状以及研究方法进行了分析。
关键词天线设计分形多频性中图分类号:tn820 文献标识码:a0 引言近年来,随着无线通信技术的发展和无线通信应用产品的普及,尤其是手持无线通信设备的普及,无线通信设备被做的越来越小,以使使用者能够随身携带;无线电波频谱也越来越宽,有时需要同一无线设备在不同频率下均能够正常工作,这就使得人们对用于无线通信的天线有了更高的要求,即天线要实现小型化,多频化等特点。
将分形几何应用于天线设计中,正是实现天线小型化、多频化的一个重要手段。
自从法国数学家曼德勃罗(benoit-mandelbrot)在1973年首次提出分形的概念以来,分形几何学已经引起了众多学者的重视与研究。
20世纪80年代,对波与分形结构相互作用的研究多了起来,促进了分形电动力学的发展,而分形天线则正是分形电动力学的众多应用之一。
①天线的分形设计是分形几何学与经典电磁理论的融合。
分形天线主要是在小型化和多频化两个角度突破了传统天线的局限性。
分形复杂的形状使得一些天线的尺寸缩减成为了可能。
天线这种窄带设备的性能高度依赖于其尺寸。
对于尺寸固定的天线而言,其输入阻抗、增益、方向图、副瓣电平等主要性能参数将随着工作频率的变化而变化。
分形具有自相似性,分形天线又具有了分形的特征,从而具有了多频特性。
目前,分形天线在无线通信、移动通信和卫星通信方面都有着巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
②1 研究现状近年来,对于分形天线的研究也比较多。
除了发现了一些新的分形结构外,主要对已经发现的分形结构进行适当变形,以观察变形处理对天线性能的影响。
目前应用到天线设计中的分形结构除了常见的sierpinski垫、sierpinski毯、koch曲线、minkowski曲线等几种外,还有一些新的分形结构。
精细结构对分形天线小型化的影响刘成1,雷虹2,何慧芬1(1.沈阳航空航天大学辽宁沈阳110136;2.沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035)摘要:为了了解分形技术中的精细结构在分形天线的小型化设计中,对分形天线小型化的影响状况,本文采用对比的方法,通过改变Koch 分形单极子天线和普通单极子天线的结构参数,对比分析了不同的结构参数下天线上电流分布的仿真结果,得出的结论是精细结构的精细程度越精细,分形结构就能够进行越多次数的分形,分形天线小型化的程度也就越好。
关键词:分形技术;精细结构;分形天线;小型化中图分类号:TN82文献标识码:A文章编号:1674-6236(2013)03-0130-03Impact of the fine structure in the fractal antenna miniaturizationLIU Cheng 1,LEI Hong 2,HE Hui -fen 1(1.Shenyang Aeronautics and Astronautics University ,Shengyang 110136,China ;2.Shenyang Aircraft Design and Research Institute ,Shenyang 110035,China )Abstract:In order to understand the impact condition of fine structure in fractal technology on fractal antenna miniaturization in miniaturized fractal antenna design ,this paper uses the method of comparison ,by changing the structure parameters of the Koch fractal monopole antenna and the ordinary monopole antenna ,and by comparing and analyzing the simulation results of current distribution of different structural parameters on the antenna ,summarizes a conclusion that the finer of the fine degree in fine structure ,the more number of the fractal structure can be carry out ,the better of the degree in fractal antenna miniaturization.Key words:fractal technology ;fine structure ;fractal antenna ;miniaturization收稿日期:2012-10-18稿件编号:201210119作者简介:刘成(1989—),男,河南南阳人,硕士研究生。
研究方向:航空电子系统。
无线通讯技术的飞速发展,通讯设备的小型化设计有了更高的要求,天线作为辐射和接收电磁波的重要媒介,也作为系统的最不可或缺的部分,则随着电子设备的发展趋势,也有着小型化的要求。
小型化天线是指天线在保证带宽不变的前提下,与具有相同带宽的天线的尺寸相比较小的天线。
天线的小型化中,天线的尺寸指的是天线的三维尺寸,无论是在哪个维度缩减了天线的尺寸,都可认为天线实现了小型化的目的[1]。
而通常所使用的普通天线,由于天线的性能与其波长尺寸有着紧密的联系,天线尺寸的改变,总会使天线的带宽、增益等技术指标发生改变,因此,天线要实现其小型化设计总体上是很困难的[2]。
分形技术是近些年出现的一种新型的天线小型化技术,由于分形技术所使用的分形结构具有自相似特性和空间填充性,使得在将其应用到天线的设计中后,所设计的天线不仅具有很好的小型化效果,而且,天线的各种指标也有可能变得更好[3]。
1分形技术和分形天线1975年,美籍法国数学家B.Mandelbrot 首次提出了分形(Fractal )的概念,其拉丁文原意为“破碎”,用来研究自然界中非线性科学里的不光滑、不规则的物体对象[4]。
分形几何学是分形理论的最初始的形式,也是专门研究无限复杂但具有特定意义的自相似图形或结构的几何学。
20世纪80年代以来,电磁理论与分形结构之间相互作用的研究变得越来越多,可是直到1990年,D.L.Jaggard 提出了分形电动力学,才正式确定了分形结构和电磁理论结合的新方向[5]。
分形天线,就是天线的几何结构是分形结构的天线,而分形结构,大都是通过迭代产生的具有较强的空间填充型和自相似性的几何结构。
分形结构由于其整体与局部以及局部与局部之间具有较强的自相似性,是一种与标度无关的几何结构,在用于天线的设计后可以使天线具有多频和宽频特性;而其还具有的较强的空间填充性,可以在较小的空间内具有较长的几何长度,在用于天线设计后,可以相应的增加天线的电长度,从而降低天线的谐振频率,因此可以用作小型化天线的设计[6]。
目前,在天线的小型化设计中常用的分形结构有:树形分形曲线、Koch 曲线、Hilbert 曲线,Peano 曲线、Minkowski 曲线、3/2维曲线等。
电子设计工程Electronic Design Engineering第21卷Vol.21第3期No.32013年2月Feb.2013-130-图1~图4所示的这些分形结构,在应用到天线的设计中后,都能够缩减天线的尺寸,尤其是Hilbert 曲线,在应用到天线的小型化设计后,天线比例的缩减更是能做的很小(最大波长的1/10左右,甚至更小),而且天线的各种指标也未恶化。
2精细结构对分形天线的影响在分形天线中,精细结构指的是分形结构中最基础的分形单元,通常也就是指一阶分形结构,研究表明:精细结构的参数会对分形结构能否继续进行产生直接影响,继而对分形天线的小型化产生间接影响[7-11]。
图5所示的是普通单极子天线,在改变其结构的参数,即天线的高度(长度)h 和宽度(直径)w 后,所得的天线上电流分布的仿真示意图。
在图5中,图5(a )、图5(b )、图5(c )所代表的分别是在保证天线的高度不变的基础上,改变天线的宽度,使其满足w <<h 、w <h 、w ≈h 这3种情况时,天线上电流的分布示意图,由图可知,对于普通的单极子天线,无论天线的宽度发生怎样的变化,天线上电流都是沿着天线的表面流动,因此,天线的谐振频率基本不会发生变化。
而图6所示的是Koch 曲线精细结构所设计的单极子天线,在改变天线的高度(长度)h 和宽度(直径)w 后,天线上电流分布的仿真示意图。
这里,对Koch 精细结构单极子天线,也作和普通单极子天线的情况相同的参数改变,就可以得到如图6(a )、图6(b )和图6(c )所示的仿真示意图。
从仿真示意图可知,对于Koch 分形天线,随着天线宽度的变宽,天线上电流的流动已不再是沿着天线的表面流动,在精细结构的结构尖锐处,天线的电流密度变得较大,而这种分布在尖锐结构处的较大电流,不仅会损耗较多的电磁能量,同时对天线主体的辐射也是不起太大作用的。
Koch 分形天线精细结构的仿真分析表明,分形天线实现天线的小型化、缩减天线的尺寸是有一定的条件的,即如果精细结构的长度略小于或可比拟其直径时,再通过继续分形图3Koch 曲线Fig.3Koch curve 图1Peano 曲线Fig.1Peano curve图2Hilbert 曲线Fig.2Hilbert curve图6Koch 单极子天线电流分布示意图Fig.6Current distribution diagram of Koch monopole antenna图5普通单极子天线电流分布示意图Fig.5Current distribution diagram of ordinary monopole antenna图4树形分形曲线Fig.4Tree fractalcurve刘成,等精细结构对分形天线小型化的影响-131-《电子设计工程》2013年第3期来获得谐振频率的降低或是尺寸缩减就没有意义了。
在实际中,应用分形天线进行天线的小型化设计时,常常的情况是一阶的分形结构并不能够达到所需的小型化要求,这时就需要使用高阶的分形结构去进行天线的设计,以达到所需的小型化要求。
然而,到底需要使用多高阶数的分形结构去实现天线的小型化设计以及这种分形程度的分形结构能否实际做出都是要考虑的,这就使得必须要借助于精细结构,通过分析精细结构而得到。
表1为普通的偶极子天线、Koch分形对称振子天线(一阶K1、二阶K2、三阶K3)和树形分形对称振子天线(一阶T1、二阶T2)在相同的天线直径及相同横向天线尺寸的情况下,仿真所得的天线性能参数的比较表。
由表1中的天线参数可知,分形天线虽然能够降低天线的谐振频率、缩减天线的尺寸,而且高阶的分形天线也能比低阶的分形天线更大程度的缩减天线的尺寸,获得更好的天线的小型化效果,可是,这种每增加一阶分形结构所带来的天线的缩减效果却是越来越小的。
高阶的分形结构都是由低阶的分形结构继续分形所获得的,而由图1~图4所示的分形曲线的迭代图可知,分形结构每提高一阶,其分形结构的复杂程度就会迅速的增加,而一旦确定分形天线所能够使用的天线直径,高阶的分形结构就可能会迅速的达到精细结构的限定条件,从而使得继续分形下去没有了意义,而继续分形所得的分形结构在应用到天线中去也不能够再继续获得缩减天线尺寸的效果。
实际的天线,毕竟是一个三维结构,因此天线的直径不可能做到无限的细,总是有一个限度,而一旦确定这个限度,知道了天线的能够做到最小直径,就可以通过精细结构的研究确定所使用分形曲线能够达到的最大分形阶数,就可以通过仿真分析该分形曲线的较低阶天线的性能参数,去预估要获得所需小型化效果的分形天线的阶数或是确定使用该分形结构的天线是否能够设计出所需要求的小型化天线。
3结论分形结构由于自身的自相似性及分形维特性,在用于天线的设计中后,能够获得性能参数较佳、小型化效果的很好的分形天线。
精细结构的精细程度越精细,分形结构就能够进行越多次数的分形,分形天线小型化的程度也就越好,然而由于实际天线的三维特性,精细结构总会有一个下限,因此,对于一个特定的分形结构,用其设计成的分形天线的小型化程度也总是有一个上限,超过这个限度,就不能使用这个特定的分形结构,就需使用小型化程度更好的分形结构。