板(I)及位于介質(zhì)基板(I)正面上的分形天線輻射貼片和位于介質(zhì)基板(I)反面上的整體覆銅接地板(12)所組成。分形天線輻射貼片是采用四個(gè)3階Sierpinski分形的陣元貼片(2) (3) (4) (5)組成2X2陣列結(jié)構(gòu)。設(shè)有一個(gè)一級(jí)T型功分器(6)和兩個(gè)二級(jí)T型功分器(7) (8)，實(shí)現(xiàn)將一路信號(hào)分成四路；一級(jí)T型功分器(6)的輸出端與兩個(gè)二級(jí)T型功分器(7) (8)的輸入端分別相連，左邊的二級(jí)T型功分器(7)的下輸出端通過阻抗轉(zhuǎn)換器(10)與左下陣元貼片相連，其上輸出端通過延遲線(9)和阻抗轉(zhuǎn)換器(10)與左上陣元貼片相連，右邊的二級(jí)T型功分器(8)的下輸出端通過阻抗轉(zhuǎn)換器(10)與右下陣元貼片相連，其上輸出端通過延遲線(9)和阻抗轉(zhuǎn)換器(10)與右上陣元貼片相連；
[0030]所述延遲線(9)的長(zhǎng)度為1/2波長(zhǎng)，形狀為橫放的“幾”字形，阻抗轉(zhuǎn)換器(10)的長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)；
[0031]每個(gè)陣元貼片采用三階Sierpinski地越分形，在陣元貼片的兩邊采取類koch鋸齒分形(11)，在一級(jí)T型功分器(6)的輸入饋線的反面設(shè)置三個(gè)尺寸相同的啞鈴型缺陷地濾波器(DGS) (13) (14) (15)。
[0032]實(shí)施例2
[0033]工作頻率2.45GHZ微帶分形陣列天線的制作。
[0034]1、根據(jù)工作頻率2.45GHZ的要求，確定介質(zhì)基板為長(zhǎng)方形，尺寸是長(zhǎng)寬為163.2mmX 135.36mm,厚度為1.6mm。福射體各邊距離邊界的長(zhǎng)度均為60mm，正面設(shè)置2X2陣列四個(gè)三階Sierpinski分形天線陣元貼片和饋電網(wǎng)絡(luò)，基板背面作為整體覆銅接地板(12)。所述陣元貼片的上下間距為49.26mm，左右間距為51.42mm。參見圖1。
[0035]2、根據(jù)工作頻率2.45GHZ的要求，確定單個(gè)陣元貼片為長(zhǎng)方形，尺寸是長(zhǎng)寬為37.26mmX 23.7mm。對(duì)該陣元貼片按Sierpinski分形原理進(jìn)行三階Sierpinski分形，得到Sierpinski分形地越式陣元貼片。參見圖2。
[0036]3、根據(jù)工作頻率2.45GHZ的要求，設(shè)計(jì)饋電網(wǎng)絡(luò)，包括一級(jí)T型功分器(6)、二級(jí)T型功分器(7) (8)和1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)的延遲線(9)、1/4波長(zhǎng)阻抗轉(zhuǎn)換器(10)，具體尺寸參見圖3，圖4。
[0037]4、在接地板上與一級(jí)T型功分器(6)輸入線對(duì)應(yīng)的位置的刻蝕三個(gè)啞鈴型缺陷地濾波器結(jié)構(gòu)(13) (14) (15)，缺陷單元長(zhǎng)度a= 3mm,縫隙長(zhǎng)度w = 3.05 mm,縫隙寬度g=
0.2mm。三個(gè)結(jié)構(gòu)、(13)與(14)間距為40.16mm，(14)與(15)間距為16.5mm，參見圖1、圖5所示。
[0038]根據(jù)上述數(shù)據(jù)，在HFSS中采用模式驅(qū)動(dòng)求解類型，建立2.45GHZ Sierpinski分形微帶陣列天線的模型，如圖1所示。在設(shè)置模型的邊界條件時(shí)，先將2.45GHZ Sierpinski分形微帶陣列天線的各個(gè)陣元、與之相連的1/4波長(zhǎng)阻抗轉(zhuǎn)換器以及三個(gè)T型功分器
(6)(7) (8)(包括添加的二分之一波長(zhǎng)的延遲線(9))合并成一個(gè)整體，然后將其設(shè)置為“Perfect E”，同時(shí)將接地板GND也設(shè)置成“Perfect E”;由于波導(dǎo)端口( 16)與背景相接觸，所以激勵(lì)端口設(shè)置為波端口激勵(lì)。在天線的求解設(shè)置中，天線的中心工作頻率為2.45GHz，自適應(yīng)網(wǎng)格的最大迭代次數(shù)為20，收斂誤差為0.02 ;在掃頻設(shè)置中，掃頻范圍設(shè)為1.5?7.5GH z，掃頻類型設(shè)為快速掃頻，頻率步進(jìn)設(shè)0.01GHz。最后經(jīng)邊界條件檢查、運(yùn)算和后處理分析，完成仿真過程。圖6為天線在1.5?7.5GHZ的頻率范圍內(nèi)回波損耗的仿真結(jié)果，從分析結(jié)果可以看出2.45GHz時(shí)，Sll的值低于_22dB。圖7是天線工作在2.45GHz時(shí)，天線極坐標(biāo)下的增益方向圖，由圖看出，增益為5.9dB。圖8是天線工作在2.45GHz時(shí)駐波比(VSWR)仿真圖。從分析結(jié)果可以看出2.45GHz時(shí)，駐波比為1.2，滿足指標(biāo)要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Sierpinski分形微帶陣列天線，它主要由介質(zhì)基板及位于介質(zhì)基板正面上的分形天線輻射貼片、饋電網(wǎng)絡(luò)和位于介質(zhì)基板反面上的整體覆銅接地板所組成，分形天線輻射貼片是采用四個(gè)3階Sierpinski分形的陣元貼片(2、3、4、5)組成2X2陣列結(jié)構(gòu)，用饋電網(wǎng)絡(luò)饋將四個(gè)陣元貼片相連起來，饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)有一個(gè)一級(jí)T型功分器(6)和兩個(gè)二級(jí)T型功分器(7、8)，實(shí)現(xiàn)將一路信號(hào)分成四路；一級(jí)T型功分器(6)的輸出端與兩個(gè)二級(jí)T型功分器(7、8)的輸入端分別相連，左邊的二級(jí)T型功分器(7)的下輸出端通過連線與左下陣元貼片相連，其上輸出端通過延遲線(9)和阻抗轉(zhuǎn)換器(10)與左上陣元貼片相連，右邊的二級(jí)T型功分器(8)的下輸出端通過連線與右下陣元貼片相連，其上輸出端通過延遲線(9)和阻抗轉(zhuǎn)換器(10)與右上陣元貼片相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sierpinski分形微帶陣列天線，其特征在于所述相移180度的延遲線(9)的長(zhǎng)度為1/2波長(zhǎng)，形狀為橫放的“幾”字形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sierpinski分形微帶陣列天線，其特征在于所述用于阻抗匹配的阻抗轉(zhuǎn)換器(10)的長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sierpinski分形微帶陣列天線，其特征在于所述每個(gè)陣元貼片的兩邊采取類koch鋸齒分形(11)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sierpinski分形微帶陣列天線，其特征在于在一級(jí)T型功分器(6)的輸入饋線的反面設(shè)置三個(gè)尺寸相同的、能夠抑制微帶天線所產(chǎn)生的諧波和雜波成分啞鈴型缺陷地濾波器(DGS) (13、14、15)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sierpinski分形微帶陣列天線，其特征在于所述介質(zhì)基板(I)是其相對(duì)介電常數(shù)為4.4的環(huán)氧樹脂玻璃纖維基板(FR4)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一款Sierpinski分形微帶陣列天線，它主要由介質(zhì)基板及位于介質(zhì)基板正面上的分形天線輻射貼片、饋電網(wǎng)絡(luò)和位于介質(zhì)基板反面上的整體覆銅接地板所組成，分形天線輻射貼片是采用四個(gè)3階Sierpinski分形的陣元貼片組成2×2？陣列結(jié)構(gòu)，用饋電網(wǎng)絡(luò)饋將四個(gè)陣元貼片相連起來。饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)有一個(gè)一級(jí)T型功分器和兩個(gè)二級(jí)T型功分器，實(shí)現(xiàn)將一路信號(hào)分成四路，還設(shè)有用于連接的延遲線、阻抗轉(zhuǎn)換器及連線。采用類koch鋸齒分形和啞鈴型缺陷地濾波器（DGS）結(jié)構(gòu)，抑制了微帶天線所產(chǎn)生的諧波和雜波成分；本實(shí)用新型解決了常規(guī)微帶天線尺寸較大、增益不高的缺陷，實(shí)現(xiàn)了微帶天線的小型化、提高了增益。
【IPC分類】H01Q9/04, H01Q13/08
【公開號(hào)】CN204732538
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520177888
【發(fā)明人】邱桂霞, 楊維明, 卜力, 朱星宇, 彭菊紅
【申請(qǐng)人】湖北大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年3月27日