分形理論在雷達(dá)天線中的應(yīng)用

摘 要:分形維數(shù)大于其相應(yīng)的拓?fù)渚S數(shù)，使得分形結(jié)構(gòu)在空間中能夠充分填充，以八木天線陣為例，詳細(xì)說明了分形理論在雷達(dá)天線中的應(yīng)用，并仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)一次迭代的六元分形八木天線。所得實(shí)測結(jié)果與仿真結(jié)果一致，說明了分形理論在雷達(dá)天線小型化設(shè)計(jì)應(yīng)用的可行性和準(zhǔn)確性，也為雷達(dá)提供了一種性能優(yōu)良的天線。

關(guān)鍵詞:分形理論; 雷達(dá)天線; 八木天線; 對稱振子

中圖分類號(hào):TN953 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)11-0024-02

Application of Fractal Theory in Radar Antenna

ZHOU Bo， HAO Xiao-jun， LIU Rui-feng

(Unit 63892 of PLA， Luoyang 471003， China)

Abstract: The fractal dimension is larger than the corresponding topological dimension， which makes the fractal structure filled sufficiently. Taking the typical Yagi antenna as an example， the application of the fractal theory in radar antenna is elaborated， A single-iterated six-element Yagi antenna was simulated and designed. The comparison shows that the measured results are conformable with the simulated results， which implies the availability of the fractal theory in miniaturization design of the radar antenna， and also offers a high performance antenna to radar.

Keywords: fractal theory; radar antenna; Yagi antenna; symmetrical dipole

0 引 言

雷達(dá)天線大都尺寸較大，如陣列天線、拋物面天線[1]等，某雷達(dá)天線為幾十個(gè)八木天線組成的八木天線陣。八木天線是應(yīng)用于HF(3~30 MHz)，VHF(30~300 MHz)和UHF(300~3 000 MHz)頻段的高增益天線，該天線具有方向性強(qiáng)，饋電容易，攜帶、架設(shè)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此自從20世紀(jì)20年代發(fā)明以來，就廣泛應(yīng)用于無線電、雷達(dá)、導(dǎo)航、測向[2]中。實(shí)際應(yīng)用中的八木天線大多采用對稱振子作為基本單元，少數(shù)采用圓環(huán)或方框作為基本單元。無論采用哪種形式的基本單元，它們的尺寸都是固定的，因此對于某一確定的頻率，傳統(tǒng)八木天線的橫向尺寸是固定的，并且與波長成正比。隨著頻率降低，波長增大，八木天線的實(shí)現(xiàn)將十分困難，若能將橫向設(shè)計(jì)尺寸降低，將會(huì)拓寬八木天線的應(yīng)用頻段[3];同時(shí)減小天線的尺寸，可以使其應(yīng)用靈活、方便，滿足更多的無線電、雷達(dá)設(shè)備的需要。本文應(yīng)用分形原理設(shè)計(jì)環(huán)八木天線，采用分形環(huán)單元來替代傳統(tǒng)環(huán)八木天線的振子或環(huán)單元，利用分形圖形的空間填充特性來減小橫向設(shè)計(jì)尺寸，從而實(shí)現(xiàn)天線的小型化設(shè)計(jì)。……