一種新型加載Sierpinski墊片天線的設(shè)計(jì)
此天線利用新型分形加載Sierpinski天線,由于Sierpinski天線的電流主要沿著三角形的兩條邊流動,在三角形的兩條邊上加載新型分形天線,有效延長了電流的有效路徑,進(jìn)而可以降低天線的諧振頻率。同時(shí),新型加載從另一個(gè)角度來說,在角度不變的條件下,使三角形的高度增加,有效延展天線電流有效路徑,減小了天線的大小。利用夾角為30°的0階Sierpinski墊片天線高增益、寬頻帶特性,在諧振頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)了比較深的諧振深度,使得駐波比更小。通過HFSS 11.O仿真,天線的增益方向圖如圖5所示,圖6為回波損耗曲線及駐波比曲線。
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從圖5和圖6中可以看出,在915 MHz,天線的諧振深度為-34 dB,其駐波比為1.05,天線的增益為2.28 dB,在VSWR2時(shí),帶寬為190 MHz,相對帶寬達(dá)到20.8%。在902~928 MHz時(shí),天線的駐波比均在1.15以下。
在天線的設(shè)計(jì)中,新型分形天線的寬度對諧振深度的影響比較大,考慮到工業(yè)應(yīng)用的要求以及諧振深度的因素,此天線的寬度為0.2~1 mm,同時(shí),天線寬度的增大,也能微弱地降低諧振頻率。天線的寬度做得過寬,對新型分形天線的迭代次數(shù)受到限制,正如前文所說,雖然理論上可以無限迭代,但是一般在5階以下,迭代次數(shù)再增加,影響將不明顯。
高階新型分形加載Sierpinski墊片天線,能極大地降低高頻端的諧振頻率。對2階新型分形加載天線;甚至能將高頻端的諧振頻率降低3 GHz以上,同時(shí)保持天線的輻射方向圖基本不變。實(shí)際中高階分形天線的寬度應(yīng)該在O.05~0.2 mm,這將嚴(yán)重影響低頻端的諧振頻率的諧振深度,尤其是第一諧振頻率,但對高頻端的諧振頻率將產(chǎn)生很好的效果,使得更加小型化、多頻段的天線得到實(shí)現(xiàn)。
4 結(jié)語
介紹了一款新型的分形天線,它比Koch分形具有更強(qiáng)的空間自填充能力,同時(shí)分析了Sierpinski墊片分形天線性能的影響因素:三角形的邊長、角度和比例因子。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一款新型分形加載的Sierpinski墊片天線,它充分利用了新型分形天線的空間填充能力,延長了 Sierpinski分形天線的電流有效路徑,增大了諧振波長,從而降低諧振頻率,減小天線的尺寸,達(dá)到了極深的諧振深度。在無線電設(shè)備要求日益小型化的今天有著實(shí)際的價(jià)值。
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