基于超材料的宽频带定向性微带天线的设计与研究

发布时间：2020-03-23 13:09

【摘要】：电磁超材料(Electromagnetic metamaterials,EMMs)是指一类由亚波长微结构单元周期性排列组合而成的等效均匀人工复合材料。它具有的特异的物理性能是自然材料所不具备。通过将某种周期性的几何结构单元嵌入到传统的媒质材料中,制造出的人工材料具有自然媒质所不具有的超常物理特性。本文主要利用超材料概念,将新型电磁超材料与微带天线相结合,设计并加工了三款基于超材料的宽频带定向性微带天线。文中对设计的超材料微带天线的内部机理和天线的电流分布图及参数设计过程进行了详细的分析。设计的超材料微带天线很好的改善并提高了初始天线的性能(例如:拓宽了初始天线的带宽,提高了增益)。本文主要分为两大部分:第一部分,基于超材料的宽频带定向性微带天线的设计;第二部分,设计的超材料微带天线的加工与测试。本论文的主要框架如下:论文前两章主要阐述了超材料在天线中的应用和超材料及微带天线的基本理论。第三章设计了三款基于超材料的宽频带定向性微带天线,通过在辐射贴片上刻蚀平面微结构拓宽了设计天线的带宽;同样的方式,通过在设计天线的接地板上刻蚀十字交叉缝隙,这在拓宽设计天线的带宽的同时也减少了接地板与辐射贴片中心领域的耦合,增强了天线的端射,这使得设计天线的主要辐射方向为水平-x方向上,而不是传统微带天线的垂直方向上。其次,对超材料天线的内部工作机理及仿真优化过程进行了详细的分析。第四章分别将设计的三款超材料微带天线进行加工,并对加工天线的各项参数(例如:回拨损耗、增益、二维平面方向)进行了测试分析。
【图文】：

图 1.1 高增益超材料微带天线结构示意图12 年，Cao 团队通过在宽带周期端射天线中加载 SRR 谐振结构，益[21]。在 5.1 GHz  8.2GHz 的有效工作带宽内，宽带周期端射天和平行双线馈电构成。在宽带周期端射天线中加载 SRR 谐振结

.2 超材料小型化 Fabry-Perot 天线的5 年通过将 Fabry-Perot 天线的接减小，，从而实现了天线的小型化当 Fabry-Perot 天线的接地板是离 d = λ/2 ; 而当 Fabry-Perot 天线 PRS 和接地板的距离 d = λ/4 即有效地减小天线的体积。授团队在 2011 年通过加载高阻化[28]。通过工作在左手频段的两何尺寸为 0.117λ0* 0.181λ0* 0.0，该天线的辐射效率为 72%。波长谐振结构和抑制表面波传输
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34;TN822

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本文编号：2596769