基于零折射率超材料的双频微带接收天线的研究

发布时间：2023-06-02 01:10

　　无线携能通信(SWIPT)是一种能同时传输信号和能量的新型无线通信,即在与无线设备进行信息交互的同时,为无线设备提供能量。天线作为SWIPT能量收集系统的关键元件,其尺寸的小型化和高增益是主要的技术目标。传统的双频微带天线具有易加工、尺寸小、价格低廉等优点,但带宽较窄、增益低,针对这些缺点,本文利用添加缺口和零折射率超材料(ZIM)的方式对其进行了改善,主要工作如下:1、对SWIPT的研究背景进行了详细的介绍;阐述了ZIM的研究概况,包括基本概念和分类以及在天线中的应用;讲解了课题依据与研究意义。2、介绍了人工电磁超材料理论解释和基本性质;分析了零折射率超材料的实现原理及它的电磁特性;对天线的近场和远场参数进行了介绍。3、分析了微带天线的传输线模型,并将通用尺寸计算公式写成Matlab程序;介绍了超材料的反演参数法,验证了一种介电常数近零的ZIM;设计了相匹配的同轴微带天线,将它和介电常数近零的零折射超材料(ENZ)结合,仿真结果表明增益提升,验证了ZIM对于微带天线增益的提升是有帮助的。4、设计了一种带“凸”形缺口的双频微带天线。传统的双频微带天线其谐振频点位于2.45GHz和5GH...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 无线携能通信的研究背景
        1.2.1 概念与特点
        1.2.2 携能关键技术
        1.2.3 用于短距离通信RF收集的天线选择
    1.3 零折射率超材料的研究概况
    1.4 课题依据及研究意义
        1.4.1 课题依据
        1.4.2 研究意义
    1.5 本文主要内容及结构安排
2 超材料理论及天线基本参数
    2.1 电磁超材料
        2.1.1 超材料的理论解释
        2.1.2 超材料的性质
    2.2 零折射率超材料
        2.2.1 理论解释
        2.2.2 电磁特性
    2.3 天线基本参数
        2.3.1 近场参数
        2.3.2 远场参数
    2.4 小结
3 常规微带天线及ENZ零折射率超材料
    3.1 微带天线概论
        3.1.1 分析模型
        3.1.2 参数计算公式及编程实现
    3.2 ENZ零折射率超材料
        3.2.1 超材料反演理论及编程实现
        3.2.2 零折射率超材料基本结构
    3.3 微带天线与ENZ零折射率超材料的结合
        3.3.1 5.47 GHz同轴微带天线设计
        3.3.2 性能比较
    3.4 小结
4 带“凸”形缺口双频微带天线的设计及仿真
    4.1 传统双频微带天线设计
        4.1.1 双频微带天线的分析模型
        4.1.2 双频微带天线的参数优化及性能仿真
    4.2 带“凸”形缺口的双频微带天线设计
        4.2.1 双频微带天线的缺口设计
        4.2.2 带缺口双频微带天线的仿真
    4.3 小结
5 “回”字形双频零折射率超材料设计及仿真
    5.1 双频零折射率超材料结构设计
    5.2 不同设计参数对中心频率的影响分析
        5.2.1 基板长度对超材料的影响
        5.2.2 “回”字的外圈和内圈长度对超材料的影响
        5.2.3 “回”字的外圈和内圈缺口长度对超材料的影响
    5.3 “回”字形超材料零折射率实现解释
    5.4 加载“回”字形超材料覆层的微带天线性能分析
    5.5 小结
6 加载“回”字形超材料的微带天线的实物测试
    6.1 带“凸”形缺口微带天线的CAD文件绘制及实物测试
    6.2 “回”字形超材料阵列CAD文件绘制及实物加工
    6.3 加载超材料覆层的微带接收天线实物测试
    6.4 小结
7 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢



本文编号：3827375