根据上述软件的介绍，本文选取 HFSS 电磁仿真软件。利用其精准快速的仿真，来对分 形天线进行设计分析。

1。 4 本论文的研究内容及安排

本论文主要是对分形天线进行仿真设计研究，分别从理论与工程两个方向对天线进行分 析，运用仿真软件进行仿真优化，得出分形天线的优点。

本论文的结构安排如下： 第一章分为绪论，介绍本文的研究背景以及意义，了解国内外该课题的研究现状，对比

三种主流的电磁仿真软件，并确定所要使用的仿真软件。 第二章分从天线的基本理论入手，讲述天线的主要原理和参数，并给出传统天线在某些

领域的发展瓶颈。 第三章分以分形结构为主，了解分形的概念以及在天线中的应用，并且对主流的几种分

形天线进行分析。 第四章分给出分形天线的设计思路，对比不同迭代次数的分形天线。利用电磁仿真软件，

对分形天线进行研究分析。

2 天线的理论基础

2。 1 天线的基本原理

2。1。1 天线的定义 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接受空间某特定方向来的电磁波

的装置称为天线。即天线具有能量转换以及定向辐射（接收）的功能。

2。1。2 天线的辐射原理 发射天线向空间发射电磁波，而电磁波的辐射主要是由导线上的交变电流流动产生的。

如图 2。1 a 所示，两根通有交变电流的导线之间存在电场，但是几乎不会辐射电磁波；但是 如果将两根导线打开一定角度，如图 2。1 c 所示，交变电流就会产生时变电磁场，向空间辐 射。

对称振子是最简单的天线，也是迄今为止最普及的天线。如图 2。1d 所示。它由两根粗细 相同，长度相等的直导线并成一条直线构成，在两根导线之间的端点安装馈电装置。这两根 导线称为振子的两臂，它们的长度和直径通常以 l 和 2a 表示。由于结构简单，所以被广泛应 用于通讯和雷达等无线电设备中。它可以在短波、超短波甚至微波波段使用，它既可用作独 立天线，又可作用于天线阵的基本单元或面天线的组成部分。下面我们以对称振子为例具体 讨论其辐射场。

计算对称振子的辐射场时，假设振子上的电流为正弦分布。如果我们把对称振子分为无 数小段，则每一段都可以看成是一个基本振子。对于线性媒质来说，可以运用叠加定律，将 无数小段基本振子的场叠加起来，得到对称振子的总场。我们讨论的是辐射场，即远区场， 由于 r λ，振子上各小段线元到观察点的射线 r1、r2 等可以看成是互相平行的，因此在振幅因 子中可认为

θ1≈θ2≈θ， （2。1）来~自,优^尔-论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

r1≈r2≈r （2。2）

式中 r 是振子中点到观察点的距离，θ是振子轴和 r 的夹角。

2。1。3 对称振子辐射方向性 发射天线的作用就是把高频电流的能量转变为电磁波的能量而向周围空间辐射，为了有

效地利用电磁波的能量，有时希望天线具有一定的方向性。通讯、雷达、无线电定位等都要 求天线的方向性很强，以提高增益，减少干扰。天线的类型很多，它们的方向性也各不相同。 绝对没有方向性的天线是不存在的。我们以对称振子为例。将对称振子垂直放置，其在空间 中产生的方向图如图 2。1。e 所示。但是，3 维立体的方向图并不适用于手工绘制。如图 2。1。f 与 图 2。1。g 所示，是对称振子两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图 2。1f 可以看出，在对称振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而 从图 2。1g 可以看出，在水平方向上对称振子等幅辐射