关键字 |
| 谢尔宾斯基三角形(译者注:分形天线,科赫曲线、多波段天线 |
介绍 |
| 今天的无线通信,卫星通信和先进的军事系统,要求天线更高的性能,更高的收益,更广泛的带宽、多波段支持、低成本和传统设计尺寸小。满足所有这些要求研究人员正在寻找更先进的天线设计。就是这样一个先进的天线设计领域分形天线。分形天线的概念来自于存在的分形性质[1][4]。分形天线的设计使用分形几何图形显示属性和自相似性,结构的空间填充和复杂性。博博。曼德布洛特描述一个家庭复杂的形状,有其固有的自相似性或selfaffinity几何结构[1]。分形几何的发展背后的原始思想主要来自大自然中现有的模式的深入研究。模式存在的本质,展示自相似性和空间填充属性。这些属性的分形设计是利用分形天线设计实现宽带/多波段的行为。 The fractal theory approach has been used as a size compression technique for all types of antennas such as dipoles, loops, patches and so on leading to the development of fractal antenna. Fractal geometry allows combining antennas of different frequencies avoiding interference, allowing us to design tri-band and tetra-band antennas with a very small size and the same gain factor as a traditional antenna. |
| 摘要分形天线设计谢尔宾斯基三角形(译者注:使用三角科赫曲线和分形几何图形。在这两个分形天线的设计研究工作。使用4 nec2软件模拟设计。仿真结果表明,三角科赫曲线设计时两次迭代它显示了多波段行为而Serpinski垫圈设计。科赫分形技术,已应用于天线结构减少元素的长度使它适合小型无线设备。 |
天线的概念 |
| IEEE定义为天线由Stutz男人和蒂埃尔[8],那就是发射和接收天线的一部分,旨在传播和接收电磁波。传达信息或情报的过程或消息从一个地方到另一个称为通信。当电磁波或利用无线电波通信的目的,那么就称为无线电通信[9]。 |
| 任何通信系统的基本要求是: |
| 传送信息或情报的手段。 |
| 意味着把消息从一个地方到另一个,和 |
| 接收的消息。 |
| 换句话说,如图1所示, |
| 发射机, |
| 中、 |
| 接收器。 |
答:天线参数 |
| 描述天线的性能的参数。这些参数指定物理和天线的电特性[3][9]。 |
| 共振频率:“共振频率”和“电共振”与天线的电长度。电长度通常是线的物理长度除以它的速度因素(波传播的速度之比光速在真空线)。天线通常是针对一个特定的频率,和有效的频率范围,通常集中在共振频率。 |
| 获得:获得作为参数给出了衡量多少电力传输的最大辐射方向的各向同性的来源。 |
| 方向性:最大的指令称为天线的方向性和用d最大辐射强度比其平均辐射强度。 |
| 辐射模式:天线的辐射方向图的几何模式的相对领域的优势领域发出的天线。 |
| 电压驻波比(电压驻波比):电压驻波比(电压驻波比)被定义为最大电压的比值最低电压驻波模式。 |
| 带宽:天线的带宽的频率范围在它有效,通常集中在共振频率。 |
| 反射系数:反射系数定义反射波的振幅或强度相对于入射波。 |
b .应用程序 |
| 天线是用在系统,如: |
| 广播和电视广播、 |
| 点对点无线电通信, |
| 无线局域网 |
| 雷达和太空探索。 |
| 在空气中或外太空 |
| 在水下,甚至通过短距离的土壤和岩石在特定频率。 |
分形天线 |
| 分形天线仍在开发的早期阶段。后来在1988年,第一个分形天线专利和发表由内森·科恩博士。我们知道天线尺寸和操作波长有关,当一个天线的大小远小于操作或小于工作波长的四分之一波长(λ/ 4),它变得非常没有效率。目前,许多移动通信系统使用一个简单的单极匹配电路。然而,如果磁单极子是很短的波长相比,辐射阻力减少,活性能量增加,存储和辐射效率会降低。因此,匹配电路可以变得相当复杂。匹配,导致高品质因数的价值“问”,即一个非常狭窄的带宽。因此一种新的天线设计方法。有各种各样的方法已经发展多年来,可以用来实现一个或多个设计目标。最近,设计天线的可能性,可以利用分形的特性来实现这些目标,至少在某种程度上,吸引了大量的关注。 |
| 这些天线是[1]中提到自然启发天线。分形设计中存在的自然展示自我和空间填充行为相似。这两个属性的分形用于分形天线设计。有不同的分形天线的几何类型定义。这些几何图形是欧几里德几何学的自然延伸。分形设计是通过应用有限次数的迭代过程[7][10]。有几种分形几何图形中存在的本质。这些几何图形的属性纳入天线的设计。 |
一个。分形几何图形的性质 |
| 空间填充属性:空间填充属性是基于空间填充曲线。 |
| 自相似:自我相似的对象正是或大约类似于本身的一部分。 |
b分形几何类型 |
| 分形几何是一个递归生成方法,导致轮廓与无限复杂的精细结构。这些几何图形是现代发现即使分形在自然界已经存在永远。这些都是基于形状是自相似的。这些通常是基于一个构建过程会重复和重复。 |
| 有两种几何类型(如图2所示)分形的定义: |
| 随机:随机分形相当熟悉,很多看起来像随机漫步(布朗运动);树突;或闪电。 |
| 确定性(混乱):他们把“主题”或“发电机”,并将其应用到连续尺度上。 |
| 本文讨论了两个分形天线的几何图形。这些都是: |
一个。三角科赫曲线几何 |
| 这些天线设计的基础上,科赫曲线。1998年,冯•科赫单极成为第一个报道分形小天线改进一些经典天线带宽的特点,共振频率和辐射电阻[4][10]。科赫曲线是限制曲线通过应用这种建筑无限次数。冯·科赫分形生长4到3倍,给一个分形相似维数约为1.26(日志4 /日志3)。 |
| 三角科赫曲线如图3所示是由取代中间第三节连续的线的弯曲部分线三角形中间覆盖原来的第三部分。结果结构然后生长长度的4/3 [5][10]。 |
谢尔宾斯基三角形(译者注:c .几何 |
| 谢尔宾斯基三角形(译者注:该设计是波兰数学家Sierpinski命名。他描述的属性分形设计在1916年[6]。核心部分的设计是通过减去一个倒三角形的主要三角形。减法,后三个相等的三角形结构,每一个被原来的大小的一半。迭代相同的减法过程剩下的三角形无数次,谢尔宾斯基三角形(译者注:理想的分形。图4显示了不同的迭代谢尔宾斯基三角形(译者注:阶段的设计。 |
优势 |
| 小 |
| 更好的输入阻抗 |
| 宽带/多波段支持(可以使用一个天线而不是很多) |
| 一致性表现在很大的频率范围。 |
| 电感和电容没有组件。 |
缺点 |
| 制造和设计复杂。 |
| 在某些情况下降低增益。 |
| 数值的限制。 |
| 第一个小迭代后性能开始下降。 |
应用程序 |
| 在构建交流:分形天线提供通用宽带天线技术,是理想的——构建通信应用程序。操作超过150 mhz到6 ghz,分形天线提供优秀的全向覆盖在一个紧凑的形式。 |
| 无线网络:分形天线系统提供优秀的先进的天线技术,使新兴的无线协议,如无线个域网、WiMAX和米姆,他们的最大潜力。 |
| 通用战术通信:未来的通信系统将使用认知无线电,需要大量带宽,只有一个天线。 |
| 移动设备:从pda手机移动计算,今天的无线设备要求紧凑、高性能多波段天线。同时,包装的约束要求每个组件,尤其是天线,本质上是通用的。 |
| 远程信息处理:今天的汽车可以有几十个天线,提供从紧急通知和导航服务,卫星广播和电视。创建多个天线性能和形式因素的挑战,以及美学设计问题。 |
| RFID(无线射频识别):分形天线系统提供了一个紧凑、大量的RFID应用的低成本解决方案。因为分形天线又小又多才多艺,他们非常适合更紧凑的射频识别设备。 |
结果与讨论 |
a .科赫曲线分形几何: |
| 分形偶极天线设计使用三角科赫曲线分形几何。天线设计在XZ平面设计频率等于400 mhz和800 mhz。设计分形几何图5所示。 |
| 天线设计的工作频率400 mhz共鸣在两个频率从而显示第二次迭代后多波段的行为。 |
| 天线设计的工作频率800 mhz共鸣在两个频率从而显示第二次迭代后多波段的行为。 |
谢尔宾斯基三角形(译者注:b分形几何 |
| 分形天线设计谢尔宾斯基三角形(译者注:用分形几何学。天线设计在XZ平面设计频率等于400 mhz和800 mhz。分形几何设计是图6所示。 |
| 天线设计的工作频率400 mhz第二次迭代后不显示多波段的行为。 |
| 天线设计的工作频率800 mhz第二次迭代后不显示多波段的行为。 |
| 模块1的结果表明,迭代2的科赫分形天线在两个共振频率600 mhz和2200 mhz的第一个案子。在第二个案例科赫分形天线在共振频率1000 mhz和3000 mhz。在这些频率设计天线的电压驻波比< 2和反射系数< - 10 db(参数定义为实际天线[3][6])。从仿真结果我们可以看出,第一个设计即三角科赫曲线显示出好的结果相比,第二个设计我。eSierpinski垫片(i)在频率400 mhz (ii) 800 mhz的测试参数。也可以看出三角科赫曲线几何显示多波段的行为。结果见下面的表格形式。 |
结论 |
| 使用4 nec2软件模拟设计。仿真结果表明,三角科赫曲线设计时两次迭代它显示了多波段行为而Serpinski垫圈设计单一频率的共振。科赫分形技术,已应用于天线结构减少元素的长度。在这个工作中,两个不同的分形设计是追究属于两个不同的频率400 MHz和800 MHz。工作,结果表明,该设计适用于无线应用程序专门为GSM和UMTS(服务),这些应用程序需要的设备小,多波段天线。天线几何三角科赫曲线显示了多波段行为因此谢尔宾斯基三角形(译者注:可以用作多波段天线而设计,在迭代单一频率的共振。 |
| 设计三角形科赫曲线天线小从而可以用于小型无线通信设备。科赫分形技术,已应用于天线结构可以减少元素的长度。 |
| 迭代2的三角科赫曲线天线在两个共振频率600 mhz和2200 mhz的第一个案子。迭代2的三角科赫曲线天线在两个共振频率1000 mhz和3000 mhz的第二个案例。这些频率适用于GSM、UMTS和蓝牙应用程序[MBa10] [Kal07]。因此这个特殊的天线设计可用于制作天线,可以支持GSM, UMTS和蓝牙服务。 |
| 也见过,在Sierpinski设计、增益参数显示减少的值。所以在未来这些设计可以进一步修改提高增益参数值。由于分形天线设计仍处于初级的发展阶段仍然需要大量的工作来改善天线的性能。摘要分形天线是专为谢尔宾斯基三角形(译者注:只有两个迭代使用科赫曲线几何和几何学。Sierpinski设计可以迭代更多获取更好的性能的多波段的行为。 |
确认 |
| 我真诚的感谢Dr.SavinaBansal和r·k·邦萨尔博士合著者,他们的指导和支持。我还想感谢所有研究者的作品都在准备这篇论文作为参考。 |
表乍一看 |
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数据乍一看 |
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引用 |
- 曼德布洛特,博博。(1982)。大自然的分形几何。w•h•弗里曼和公司
- 内森·科恩(2002)“分形天线和分形谐振器”美国专利。
- 天线类型和Er的基础。SajjadHussainKanju 2009。
- 菲利普Felber“分形天线,文学研究”。2000年12月12日。
- c .朋地Romeu和a . Cardama“科赫磁单极子:一个小的分形天线”。IEEE反式。在天线和传播,48卷,第1781 - 1173页,2001年。
- c . a . Balanis天线理论:分析和设计,纽约,威利,1997年。
- r . l . Yadava m Ram和s Das,”多波段三角形的分形天线移动通信国际工程科学和技术杂志卷。2(11),2010年,6335 - 6348。
- unix的男人,柔若蒂埃尔,G.A.,Antenna Theory and Design, John Wiley & Sons, Inc, 1998.
- 法瓦兹济南Jibrael”,多波段交叉偶极子AntennaBased三角和二次分形科赫曲线,“国际工程(IJE)杂志4卷,问题3。
- 道格拉斯·h·沃纳的兰迪·l·Haup Pingjuan l·维尔纳,“分形天线工程:理论和分形天线阵列的设计。IEEE天线和传播杂志41卷,ppNo。10月5日,I999。
- d·卡尔拉,“使用分形天线小型化,”moran。论文,大学认为,印度,2007。
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