一种基于H分形光子带隙结构的小型微带天线

由于H分形PBG结构最低的带隙频率取决于分形的阶数以及第一阶带线的长度，因此这两个参数对H分形PBG天线工作频率有重要的影响。图3和图4分别给出了不同的HL1和不同的阶数情况下的H分形PBG天线S11参数。从图中可以看出，HL1更大则H分形PBG天线有更低的工作频率；而阶数更大也会有更低的工作频率，但10阶分形结构比8阶和12阶结构在匹配上更好，因此10阶结构是最好的选择。

图3HL1对天线S11参数的影响

图4分形阶数对天线S11参数的影响

经仿真优化后，确定H分形PBG天线的尺寸为HL1=16mm，L=W=36mm，FL=12.3mm，10阶分形结构，其余的尺寸参数与表1中相同。图5为H分形PBG天线的S11参数，可以看出其拥有多个工作频率，最低为1.75GHz，因此相对于传统微带天线其尺寸缩小量达到了80.3%。图6和图7为H分形PBG天线在1.75GHz处的方向图，在该频率处天线具有类似于偶极子天线的全向辐射特性，天线增益为2.6dB。图8为该H分形PBG天线的实物照片。

图5H分形PBG天线S11参数

图61.75GHzE面方向图

图71.75GHzH面方向图

图8H分形PBG天线实物照片

4结论

本文描述了一种利用H分形PBG结构作为基底的微带贴片天线的设计及优化。在天线尺寸保持不变的情况下，通过天线接地面的改变使得天线的辐射频率由8.9GHz变换到了1.75GHz，相当于天线尺寸获得了80%的缩减，这种H分形PBG天线在新的工作频率具有类似于偶极子天线的全向方向图。