Характеристики гигагерцовой патч-антенны типа «фрактальное дерево»

Обоснование. Фрактальные антенны, в том числе для гигагерцового диапазона частот, по мнению ряда исследователей, обладают принципиальной многочастотностью, что позволяет сократить в компактном устройстве для беспроводной связи их количество, предназначенное для различных рабочих диапазонов. Вместе с тем имеются публикации, в которых таковое преимущество фрактальных антенн по сравнению с их каноническими аналогами отрицается. Важно отметить, что фрактал фракталу рознь. Есть фракталы, полученные путем масштабно-инвариантного дробления некоторого исходного объекта («ковер Серпинского», «кривая Коха», «множество Кантора» и др.). Но есть и фракталы, полученные путем масштабно-инвариантного разветвления исходного объекта («фрактальное дерево», «множество Жюлиа», «бассейны Ньютона» и др.). Имеются основания считать, что антенны, созданные на основе фракталов дробления и фракталов ветвления, будут обладать различными свойствами. Цель. Исследование характеристик фрактальной патч-антенны типа «фрактальное дерево», предназначенной для гигагерцового диапазона частот, в различных ее итерационных приближениях. Методы. Поставленная цель достигается использованием электродинамического моделирования в программном пакете CST Microwave Studio путем сравнения характеристик гигагерцовой патч-антенны, полученных для первых трех итераций «фрактального дерева» как прототипа фрактальной антенны. Результаты. Исследованы квазифрактальные патч-антенны (первые три итерации) типа «фрактальное дерево» в виде идеально проводящего патча на диэлектрической подложке с относительной диэлектрической проницаемостью 3,55 толщиной 0,203 мм, с противоположной стороны которой находится заземленный металлический экран. Построены частотные зависимости элемента S11 матрицы рассеяния, коэффициента стоячей волны напряжения и входного импеданса. Представлены также диаграммы направленности исследуемых антенн в полярных и сферических координатах на наблюдаемых рабочих частотах. Заключение. Поэтапным по числу итераций моделированием патч-антенны типа «фрактальное дерево» в диапазоне частот 0–50 ГГц показано, что по мере эволюции фрактала разветвленного типа можно увеличить число рабочих полос антенны.