雙頻寬帶特性的科赫雪花分形天線設(shè)計(jì)

37900字
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摘 要 隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，天線作為無(wú)線通信設(shè)備的重要組成部分，是影響通信系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵部件，在全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信和個(gè)人移動(dòng)終端等系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。鑒于人們對(duì)于移動(dòng)通信的要求逐漸升高，通信頻段被劃分給各種應(yīng)用，且頻段相互之間不連續(xù)，亟需具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、剖面低、成本低和能夠同時(shí)工作在多個(gè)頻段且性能優(yōu)異的天線。
本文在充分理解天線基本理論的基礎(chǔ)上，著重分析寬帶天線的理論、設(shè)計(jì)方法，基于分形理論設(shè)計(jì)了一種開(kāi)槽的雙頻寬帶特性的科赫（以下稱Koch）雪花分形天線。天線的結(jié)構(gòu)緊湊，兩個(gè)工作頻段寬覆蓋了第二代移動(dòng)通信DCS(數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，Digital cellular system)/PCS(個(gè)人通信業(yè)務(wù)，Personal communication system)頻段、第三代移動(dòng)通信TD-SCDMA（時(shí)分同步的碼分多址技術(shù),Time Dicision-Synchronization Code Divcision Multiple AccessTime）頻段和WiMax(全球微波互聯(lián)接入或無(wú)線城域網(wǎng)，Worldwide Interoperability for Microwave Access)頻段等無(wú)線通信頻段。同時(shí)，天線在各個(gè)工作頻段內(nèi)有良好的方向輻射性。天線模型經(jīng)過(guò)商用軟件（HFSS）仿真分析，并對(duì)天線的樣品進(jìn)行了實(shí)物測(cè)量，仿真結(jié)果與測(cè)量結(jié)果有較好的一致性。

關(guān)鍵詞: 天線；寬帶；雙頻段；Koch雪花分形天線


A kind of dual-band antenna applied in DCS/PCS/TD-SCDMA and WiMax

Abstract With the rapid development of mobile communication technologies, antenna has been playing an important role in wireless communication devices,which is the most vital component that affects the whole communication systems’ performance.Antennas are widely applied in the global positioning system (GPS), satellite communications and personal mobile terminal.Given the rising requirement of mobile communications, communication frequency band is divided to various applications, and the frequencies are discontinuity between each other, which urgently needs antennas that have the advantages of simple structure, small volume, light weight, low profile, low cost, and can also efficiently work in multiple frequency bands .
This paper mainly focuses on the analysis of broadband antenna theories and design methods,based on the fully understanding of the basic theories of antennas.This paper presents a Dual-Band Koch fractal antenna which is based on the fractal theory . The proposed antenna has a compact structure, and the frequency bands cover the wireless communication band DCS/PCS in the second generation of mobile communication, TD-SCDMA in the third generation of mobile communication, and WiMax. Analysis of antenna is done using Ansoft High Frequency Structure Simulator (HFSS v 10). A prototype of the dual-band antenna is fabricated and measured results are compared with simulated results. A good agreement is achieved between measured and simulated antenna characteristics.

Keywords: antenna; broadband; double frequency band; Koch factual antenna

目 錄
第一章 緒論 1
§1.1 寬帶天線的發(fā)展?fàn)顩r 1
§1.2 雙頻段天線的發(fā)展?fàn)顩r 3
§1.3 課題的研究背景及意義 4
§1.4 論文的內(nèi)容簡(jiǎn)介 5
第二章 天線基本理論 6
§2.1 電波傳輸 6
2.1.1 地波傳輸 6
2.1.2 對(duì)流層電波傳播 6
2.1.3 電離層電波傳播 7
2.1.4 地-電層電波傳播 8
2.1.5 外大氣層及行星際空間電波傳播 8
§2.2 天線概述 9
2.2.1 天線的發(fā)展 9
2.2.2 天線的作用 11
2.2.3 天線的參數(shù) 11
2.2.4 天線的分類 14
§2.3 天線的發(fā)展趨勢(shì) 15
§2.4 天線的分析方法 16
§2.5 天線仿真軟件簡(jiǎn)介 17
§2.6 本章小結(jié) 19
第三章 寬帶天線 20
§3.1 寬帶技術(shù) 20
3.1.1 寬帶天線的定義 20
3.1.2 限制天線帶寬的因素 20
3.1.3 寬帶技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 21
3.1.4 寬帶技術(shù)的應(yīng)用 22
§3.2 寬帶天線的分類 23
§3.3 常見(jiàn)的寬帶天線 25
§3.4 寬帶天線的實(shí)現(xiàn)方法 30
§3.5 寬帶天線的設(shè)計(jì) 32
3.5.1 寬帶天線的設(shè)計(jì)要求 32
3.5.2 寬帶天線的難點(diǎn) 33
§3.6 本章小結(jié) 35
第四章 雙頻段天線 36
§4.1 雙頻段天線的分類 36
§4.2 常見(jiàn)的雙頻段天線 37
§4.3 雙頻段天線的實(shí)現(xiàn)方法 39
§4.4 本章小結(jié) 40
第五章 寬帶雙頻段天線的設(shè)計(jì)及仿真 41
§5.1 設(shè)計(jì)原理 41
§5.2 天線的設(shè)計(jì) 41
5.2.1 Koch分形理論 41
5.2.2 天線的結(jié)構(gòu) 43
§5.3 仿真分析 44
§5.4 結(jié)果分析 46
第六章 結(jié)論與展望 49