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随着无线通信技术的快速发展,人们对天线不断提出新的要求比如小型化和多频段。为此可以将分形的概念应用于天线设计来满足这一要求,分形具有空间自填充能力和自相似属性,当把分形的概念用于天线设计时就得到了分形天线。分形天线具有小型化和多频特征,因此特别适合于当前宽带、超宽带通信领域。当前,对分形单元天线的研究主要集中在对其基本分形性质的了解。实际应用的分形天线都是确定性的预分形天线,有确定的迭代算法,都是通过有限次迭代生成而不是数学上的无穷迭代的概念,因此必须考虑其有限截取效应。有限截取效应对分形天线的性能有着重大的影响,因此为了有效开发分形天线的特点并得到预期的性能往往需要对基本的分形结构做相应的调整。传统的Sierpinski垫片单极子天线因具有多频段工作特性而广为人知,然而其第二个谐振频率与第一个谐振频率之比约为3.5,并不等于其几何缩放因子。本文首先提出并分析了普通的加载式Sierpinski垫片单极子天线,结果发现两频率的比值已下降至2,接近其几何相似性因子,同时天线的高端谐振频率也大大下降,这在天线高端谐振频率需要应用时是非常有价值的。文章还分析了一些重要参数对天线性能的影响,研究发现增大天线的张角可以进一步降低天线的谐振频率。接着文章提出并着重分析了混合分形天线,它由Koch元加载Sierpinski垫片而形成,由于发挥了两种分形的优势,混合分形天线能进一步降低天线的谐振频率而且不影响天线的多频特性。最后还分析了基于Koch加载式Sierpinski垫片的MEMS可重构分形天线,结果表明将MEMS技术和分形技术相结合能增加天线的工作频段而保持相似的辐射特征。传统的Sierpinski垫片单极子天线一般只有一个缩放因子而不能改变,它使得天线相临谐振频率比值始终受制于该缩放因子而不利于实际的应用。为此本文提出并分析了多缩放因子的Parany垫片天线,Parany垫片天线是Sierpinski垫片天线的扰动形式,结构简单,而且它只需在天线底部通过微带线馈电而不采用任何匹配网络就能实现和Sierpinski垫片天线相似的多频特性。人们可以很方便地根据自己所需要的具有不同比值的工作频段来灵活配置天线的缩放因子并使其满足要求,为此本文分别设计了一个Parany垫片天线和二阶Koch加载Parany垫片天线来同时满足GSM、3G和WiMAX的通信需求。