本文關(guān)鍵詞：基于分形結(jié)構(gòu)的超寬帶天線的設(shè)計與研制

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【摘要】：無線通信技術(shù)的快速發(fā)展對通信設(shè)備提出了越來越高的要求。如今通信設(shè)備正朝著集成化與寬帶化的方向發(fā)展,因此在通信設(shè)備中的天線,也必須具備小型化與寬帶化的特點(diǎn)。實現(xiàn)天線小型化與寬帶化的目標(biāo)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(dá)到天線的某一方面的指標(biāo),不能滿足現(xiàn)代通信的綜合指標(biāo)。本文采用分形技術(shù)與天線結(jié)合,對天線進(jìn)行改進(jìn),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(biāo),因此對基于分形結(jié)構(gòu)的超寬帶天線的研究有著廣泛的應(yīng)用場景。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(xì)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(shè)計基于分形的超寬帶天線提供了理論基礎(chǔ)與思路。其次,本文采用分形技術(shù)與天線結(jié)合的方式,設(shè)計出兩款小型化分形天線。分形結(jié)構(gòu)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,使天線的電長度增大,進(jìn)而實現(xiàn)天線的小型化的目標(biāo)。分形天線的自相似性特點(diǎn)可以增加天線的諧振頻點(diǎn),進(jìn)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(jié)合的一種分形天線,該天線的地板采用Minkowski分形結(jié)構(gòu),貼片采用Cantor分形結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),通過增加分形的迭代次數(shù),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(jìn)行加工,并對其關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測量,測量結(jié)果與仿真結(jié)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(jié)構(gòu)的超寬帶天線可以有效減少天線的尺寸。文章中設(shè)計的天線具有性能良好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于集成等優(yōu)點(diǎn),具有一定的實用價值。
【關(guān)鍵詞】：超寬帶天線 小型化 分形技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN822.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-17
• 1.2.1 國內(nèi)外天線小型化的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1.1 高介電常數(shù)材料12
• 1.2.1.2 加載技術(shù)12
• 1.2.1.3 電流分布剪裁法12-13
• 1.2.1.4 對稱分割技術(shù)13
• 1.2.1.5 分形技術(shù)13-14
• 1.2.2 國內(nèi)外天線寬帶化的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2.1 漸變結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.2.2 表面刻槽技術(shù)15-16
• 1.2.2.3 厚介質(zhì)基板16
• 1.2.2.4 分形技術(shù)16-17
• 1.3 本論文的結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第二章 相關(guān)理論概述19-33
• 2.1 分形基本理論19-28
• 2.1.1 分形理論的定義19-21
• 2.1.2 分形的維數(shù)21-23
• 2.1.3 分形的實現(xiàn)方法23-28
• 2.2 天線的性能參數(shù)28-32
• 2.2.1 方向圖28
• 2.2.2 方向系數(shù)、增益和效率28-30
• 2.2.3 帶寬30
• 2.2.4 極化30-31
• 2.2.5 阻抗31
• 2.2.6 駐波比與反射系數(shù)31-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第三章 Cantor分形天線的設(shè)計33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 Cantor分形天線的設(shè)計33-41
• 3.2.1 天線的結(jié)構(gòu)33-35
• 3.2.2 天線設(shè)計原理及參數(shù)仿真35-40
• 3.2.3 天線最終尺寸40
• 3.2.4 電流分布40-41
• 3.3 天線測試結(jié)果41-44
• 3.3.1 天線的加工實物圖41-42
• 3.3.2 天線的回波損耗42
• 3.3.3 天線的增益與方向圖42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 Sierpinski分形天線的設(shè)計45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 Sierpinski分形天線的設(shè)計45-53
• 4.2.1 天線的結(jié)構(gòu)45-47
• 4.2.2 天線設(shè)計原理及參數(shù)仿真47-52
• 4.2.3 天線最終尺寸52
• 4.2.4 電流分布52-53
• 4.3 天線測試結(jié)果53-56
• 4.3.1 天線的加工實物圖53
• 4.3.2 天線的回波損耗53-54
• 4.3.3 天線的增益與方向圖54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63

【相似文獻(xiàn)】

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