一種基于H分形光子帶隙結構的小型微帶天線

由于H分形PBG結構最低的帶隙頻率取決于分形的階數以及第一階帶線的長度，因此這兩個參數對H分形PBG天線工作頻率有重要的影響。圖3和圖4分別給出了不同的HL1和不同的階數情況下的H分形PBG天線S11參數。從圖中可以看出，HL1更大則H分形PBG天線有更低的工作頻率；而階數更大也會有更低的工作頻率，但10階分形結構比8階和12階結構在匹配上更好，因此10階結構是最好的選擇。

圖3HL1對天線S11參數的影響

圖4分形階數對天線S11參數的影響

經仿真優(yōu)化后，確定H分形PBG天線的尺寸為HL1=16mm，L=W=36mm，FL=12.3mm，10階分形結構，其余的尺寸參數與表1中相同。圖5為H分形PBG天線的S11參數，可以看出其擁有多個工作頻率，最低為1.75GHz，因此相對于傳統(tǒng)微帶天線其尺寸縮小量達到了80.3%。圖6和圖7為H分形PBG天線在1.75GHz處的方向圖，在該頻率處天線具有類似于偶極子天線的全向輻射特性，天線增益為2.6dB。圖8為該H分形PBG天線的實物照片。

圖5H分形PBG天線S11參數

圖61.75GHzE面方向圖

圖71.75GHzH面方向圖

圖8H分形PBG天線實物照片

4結論

本文描述了一種利用H分形PBG結構作為基底的微帶貼片天線的設計及優(yōu)化。在天線尺寸保持不變的情況下，通過天線接地面的改變使得天線的輻射頻率由8.9GHz變換到了1.75GHz，相當于天線尺寸獲得了80%的縮減，這種H分形PBG天線在新的工作頻率具有類似于偶極子天線的全向方向圖。