文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
分形理论在天线设计中的应用研究
姓名:曹娟
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:杨莘元
20060201
摘要关键词:分形天线振子;小型化:多频带天线;皌一作为分形几何和天线技术交叉的产物,分形天线振子能够增加天线的工作频带、减小天线尺寸。具体分析了分形天线、分形天线及中位诽煜咴谔煜咝⌒突岸嗥荡煜呱杓品矫娴奶赜杏攀啤根据皌一撸杓普罅刑煜撸〉狈峙淝咴坐标系中的位置,由曲线本身的自相似性,采用迭代算法进行了快速方向图计算。仿真结果表明:皌一中握笫迪至说透卑辏且克服了单位幅度激励的均匀方形面阵在阵间距达到工作波长时出现栅瓣的问题。随着迭代次数的增加,主瓣越来越窄,过渡带变陡,副瓣越来越低。另一方面,随着阵间距的增加,副瓣降低,主瓣变窄,过渡带变陡。将分形几何的基本理念应用到多频带阵列天线的设计中,综合出具有自相似特性的方向图,从而进行频率可调多频带天线设计。可以根据需要来灵活地设定主瓣宽度、副瓣电平,且在设定的几个频带内无栅瓣。因为实际的天线阵列不可能为无限大,所以我们采用了频带切换技术。伴随这一方法设计的天线阵,是新的阵列稀疏方法。具体研究分析了基于窗的这种多频带天线阵,并对阵因子方向图进行了计算机仿真,从而验证了这种分形多频带阵列天线设计的可行。哈尔滨工程大学硕士学位论文
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哈尔滨工程大学学位论文原创性声明作者┳:耋翅本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下由作者本人独立完成的。有观点,方法,数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均在文中已明确的方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。日期:谑月日
第滦髀引论“分形”飧雒世丛从诶∥牡摹捌扑椤保怯葿在年发表的奠基性的论文中,为高度不规则的集合给出的命名。在该论文中,“同时引入了分形概念。从那时起,分形几何引起了人们的广泛注意。分形几何不同于欧几里德几何,是没有规则的。首先,它们处处无规则可言:其次,它们在各种尺度上都有同样的不规则性,即自相似性。为了能正确地描述客观事物的这种“非规则”程度,分形理论从测度的角度引人了维数的概念,将维数从整数扩大到分数,从而突破了一般拓扑集维数为整数的界限。经过二十多年的发展,分形几何已成为一门重要的学科,它使人们以新的观点、新的手段来处理自然界中存在的不规则现象,透过扑朔迷离的无序的混乱现象和不规则的形态,揭示隐藏在复杂现象背后的规律、局部与整体之间的本质联系。分形几何可以用来描绘自然界物体的复杂性,不管其起源或构造方法如何,所有的分形都具有一个重要的特征:可通过一个特征数,即分形维数测定其不平度、复杂性或卷积度。对分形几何的这~表征并不只限于在某一平面之内的数学图形或形态,人们还能计算出诸如河流、海岸线、树木、闪电、云层、神经网络之类真实物体的分形维数,从而可以利用分形几何的特征来描述和仿真复杂的自然界中某些实体的外形。分形几何与绱爬砺巯嘟岷闲纬闪艘桓鲂碌难芯苛煊颍悍中蔚动力学,它最初是由岢龅模阅且院螅中卧诘绱爬砺壑械挠τ日渐增多。人们对分形粗糙面的电磁散射、带限分形相位屏的绕射、一维分形集形状媒质中的波传播以及分形多层媒质的反射等许多课题都进行了研究。此外,还有关于分形天线及其阵列的研究。分形应用于阵列理论中最初是由蚃所发表的论文,它是出于设计低副瓣随机阵列的目哈尔滨工程大学硕士学位论文
研究背景及意义的,使天线的排列服从于某一分形几何。利用砸焕喾蔷但对称分布的阵列,研究综合出其分形辐射方向图,确定出所需的阵元电流激励幅度和相位以及阵元间距。后来,随着分形阵列天线的研究发展,人们发现可以利用改变阵元间距和阵元的激励电流幅度、相位,获得天线阵的多频带特性。在无线通信领域中,各种用途及各种尺寸的天线基本上都是外露天线,由独立的元器件构成,而且天线在几何形状上基本均采用欧几里德几何图形,占据了一定的空间。随着无线通信系统的发展和无线应用产品的普及,特别是近几年随着手持设备的普及、超宽带无线通信技术的发展,人们对天线的研究提出了更高的要求。人们更希望采用一种隐蔽的、不占据空间的、具有多频带和宽频带特性的天线,以便使得手持设备能够更加灵活、方便。宽频带天线的重要特征是其性能与频率无关,当频率变化时它能保持其阻抗和方向图特性不变,即若以频率为尺度时,其电性能不变。而分形几何是一种与标度无关的几何,它具有相似的结构,这意味着它的形状在不同的尺度变化下保持相似性。即在不同的频率上变化