FRC分形微带阵列天线研制.pdf

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1、针叁三WWW．kjdb．org科技导报2014，32(27)FRC分形微带阵列天线研制陈雪中国科学院空间科学与应用研究中心微波遥感技术重点实验室，北京100190摘要基于矩量法分析FRC(fractalrectangularcurve)分形天线，并用Designer仿真软件进行验证，两者结果基本吻合。对比FRC分形前后的性能，在驻波与辐射性能相同的情况下，FRC分形有效减小了天线尺寸。设计32个单元的微带阵列天线，该阵列天线采用泰勒分布、不等相馈电，实现了高增益、低副瓣的扇形波束，并使波束指向偏离法线47。。经过测

2、试，微带阵列天线波瓣宽度为5。，副瓣低于-20dB，交叉极化低于-20dB，验证了矩量法的分析结果。关键词FRC分形；矩量法；微带阵列天线；泰勒分布；低副瓣中图分类号TN828．5文献标志码Adoi10．3981／j．issn．1000—7857．2014．27．005DesignofFRCFractalMicrostripPatchArrayAntennaCHENXueKeyLaboratoryofMicrowaveRemoteSensing，NationalSpaceScienceCenter，ChineseA

3、cademyofSciences，Beijing100190，ChinaAbstractTheFRCfractalantennaisanalyzedusingtheM0M(methodofmoment)，andverifiedwithDesigner，andagoodagreementiSobtainedbetweentheirresults．TheFRCfractaliSsmallerthanthetheoreticalsizeoftheoriginalrectangularpatchwiththesimilar

4、VSWR(voltagestandingwaveratio)andpattern．A32一elementmicrostriparrayantennaisdesigned，withhighgain，lowsidelobeandfanbeamwithTaylordistribution．pointingat47。fromthenorma1．Theexperimentalresultsofthefabricatedantennareachabandwidthof5。，theSLLof-20dBandthecrosspol

5、arizationlevelof一20dB．whichverifiestheresultoftheMOM．KeywordsFRCfractal；MOM：microstriparrayantenna；Taylordistribution；lowsidelobe微带天线具有低剖面、重量轻、成本低等优点，是星上天天线等。线的较好选择。20世纪70年代以来，已有大量关于微带天线在微带贴片天线中，分形改变了贴片的电流分布，使电的理论研究，广泛应用于移动通信、卫星系统、武器系统和全流沿着曲折的导体面而非简单的几何面分布，增加了

6、电长度，球定位系统等。因此可减小天线尺寸；另一方面，由于分形几何具有自相似特将分形理论应用于微带天线设计，可实现天线的多频段征，天线可获得多频带特I生。这些优点已得到广泛证实。和小型化。1975年，Mandelt提出分形概念，其结构的自相似当星上载荷过多时，受布局限制，经常需要天线的主波性和空间填充性是分形的主要特征。而分形天线，将分形几束指向偏离一定角度，但对于微带天线来说，由于互耦的存何学应用于天线设计理沦，在天线的几何结构上具有分形特在，角度偏离过大时会影响天线的副瓣电平。征，从而改善传统天线的性能。1988

7、年，NathanCohen制作本文用矩量法分析贴片单元，并设计制作32个单元的分了分形天线]。此后，国外对分形天线及其性能开展了广泛形贴片阵列天线。为了适应航空遥感任务要求，天线的指向研究，目前分形天线已成为天线研究领域的热点。实际需要偏斜47。，须不等相馈电，而不等相馈电会改变贴片单元上，分形天线的应用由来已久，如螺旋天线和对数周期天线之间的耦合，加大设计难度。本文采用FRC分形天线作为阵等宽频天线都属于分形天线的范畴。常见的分形天线有列单元，在较小阵元间距的条件下，实现高增益，低副瓣的赋Koch分形曲线嘲应用分

8、形边界构造、三角形Sierpinski分形地形天线性能，使天线指向偏移法线47。。通过比较仿真结果毯天线]、Minkowski分形环和用于电子标签的Hilbert分形与测量结果，验证FRC分形天线的性能。收稿日期：2014—05—27；修回日期：2014—06—24作者简介：陈雪，助理研究员，研究方向为天线研制，电子信箱：chenxue@mirslab．an