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一種新型加載Sierpinski墊片天線(xiàn)的設計
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時(shí)間：2011-01-20
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2 Sierpinski分形天線(xiàn)
Sierpinski三角形是由波蘭數學(xué)家Sierpinski提出的一種分形結構，圖2顯示了使用迭代函數系統(IFS)構造Sierpinski分形天線(xiàn)的過(guò)程，它的分形維數為：D=In 3／In 2=1．58。
2．1 Sierpinski分形結構的邊長(cháng)對天線(xiàn)性能的影響
對于Sierpinski分形天線(xiàn)，這里研究了角度均為600，比例因子均為0．5時(shí)，三角形的邊長(cháng)分別為48 mm，56 mm，60 mm時(shí)，基于0階和1階的偶極子天線(xiàn)性能。天線(xiàn)結構如圖3所示。利用HFSS 11．0進(jìn)行仿真，其中1階分形結構僅列出低頻諧振頻率，仿真結果如表1所示。
表1仿真結果表明：在天線(xiàn)比例因子不變，角度不變的條件下，隨著(zhù)邊長(cháng)的增長(cháng)，諧振頻率、諧振深度、帶寬BW(VSWR2)均在逐漸減小，這是由于增益雖然變化不是十分明顯，但是依然可以看出邊長(cháng)為60 mm時(shí)天線(xiàn)的增益最大，這有益于天線(xiàn)校正?？傊?，基于Sierpinski分形結構的天線(xiàn)的第一諧振頻率與天線(xiàn)的周長(cháng)和高度有關(guān)。在保持天線(xiàn)的周長(cháng)和高度不變的條件下，階數的變化不會(huì )影響第一諧振頻率點(diǎn)。
2．2 角度不同，對天線(xiàn)性能的影響
對于0階Sierpinski分形天線(xiàn)而言，其實(shí)它就是兩塊三角形的平板，三角形板型天線(xiàn)為寬頻帶天線(xiàn)，這里研究當其兩條邊相同，但其所夾角不同時(shí)，天線(xiàn)的性能。天線(xiàn)的邊長(cháng)為60 mm時(shí)，所夾角分別為30°，60°，90°，由HFSS 11．O仿真得其天線(xiàn)性能如表2所示。
從表2的仿真結果可以看出，角度為30°時(shí)，其天線(xiàn)的增益最大，同時(shí)，無(wú)論是角度大小，其諧振頻率基本上是不變的。這是因為，對于Sierpinski墊片分天線(xiàn)而言，電流主要沿著(zhù)三角形的兩條邊流動(dòng)，而此時(shí)天線(xiàn)的邊長(cháng)都相等，所以諧振頻率基本不變。
2．3 比例因子對天線(xiàn)性能的影響
文獻中比較了張角θ=60°不變的條件下，比例因子δ分別為1．5和1．67對Sierpinski分形天線(xiàn)諧振頻率的影響。結果表明隨著(zhù)比列因子δ的減小，天線(xiàn)的諧振頻率將向低頻端移動(dòng)。每種天線(xiàn)相鄰諧振頻率間的比率除第一個(gè)以外，均與其各自的比例因子值基本相同。諧振頻率間的第一個(gè)比值相對偏大，這是因為在天線(xiàn)的低頻段，電流分布于整個(gè)天線(xiàn)表面，天線(xiàn)的終端效應比較強的緣故。研究表明Sierpinski分形天線(xiàn)迭代次數的增加，會(huì )出現多個(gè)諧振頻率點(diǎn)，且第一個(gè)諧振頻率點(diǎn)與三角形的高度有關(guān)，輻射方向圖與天線(xiàn)在空間的分布有關(guān)，而與天線(xiàn)的迭代次數沒(méi)有關(guān)系。同時(shí)也給出，當角度減小到一定程度時(shí)，天線(xiàn)的多頻段特性均不明顯。
3 新型分形加載的Sierpinski墊片天線(xiàn)
基于以上分析，設計出一款諧振在915 MHz新型加載Sierpinski墊片偶極子天線(xiàn)，此天線(xiàn)采用NXPG2XM標簽芯片，其參數為在915 MHz時(shí)，芯片對外呈現阻抗為22-j195 Ω，天線(xiàn)的大小為96 mm×54 mm，它由頂角為60°的1階Sierpinski分形和頂角為30°的0階Sierpinski分形組成，在1階Sierpinski分形天線(xiàn)的兩邊加載新型分形天線(xiàn)，中間點(diǎn)為饋電點(diǎn)。天線(xiàn)模型如圖4所示。
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