基于新型電磁材料的微帶天線(xiàn)研究.pdf

1、自新型電磁材料被提出以來(lái)，眾多研究學(xué)者針對(duì)其開(kāi)展了大量的研究，基于其表面波帶隙和反射相位帶隙提出了多種解決天線(xiàn)增益或極化問(wèn)題的模型結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了新型電磁材料在天線(xiàn)設(shè)計(jì)中所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。電磁模型的求解多為多參數(shù)、多目標(biāo)、非線(xiàn)性問(wèn)題，這使得使用基礎(chǔ)數(shù)值方法對(duì)其進(jìn)行求解存在相當(dāng)?shù)碾y度，而基于達(dá)爾文進(jìn)化論的遺傳算法能夠擺脫對(duì)實(shí)際問(wèn)題的依賴(lài)，將參數(shù)映射為算法中的個(gè)體向量，繼而通過(guò)對(duì)個(gè)體進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)電磁模型參數(shù)的優(yōu)化，得到符合性能指標(biāo)要

2、求的結(jié)果。本文對(duì)當(dāng)前研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜合闡述，基于蘑菇型電磁帶隙結(jié)構(gòu)展開(kāi)分析，將新型電磁材料結(jié)構(gòu)所具備的特殊電磁性能應(yīng)用至微帶天線(xiàn)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)天線(xiàn)增益性能的改善和對(duì)極化特性的轉(zhuǎn)變。
　　本文對(duì)新型電磁材料的表面波帶隙特性進(jìn)行了研究，全面詳細(xì)分析了蘑菇型結(jié)構(gòu)中各參數(shù)對(duì)表面波帶隙特性的影響，包含對(duì)單元尺寸、貼片邊長(zhǎng)、縫隙尺寸、短路針半徑、介質(zhì)基板厚度、介質(zhì)基板介電常以及加載在微帶天線(xiàn)周?chē)膸督Y(jié)構(gòu)單元個(gè)數(shù)的分析比較，總結(jié)了針對(duì)特定需求對(duì)模

3、型參數(shù)進(jìn)行選取的一般原則。并基于此原則，結(jié)合改進(jìn)的遺傳算法對(duì)模型結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)了一種在5.8GHz表面波傳輸系數(shù)約為-9dB，具備了較優(yōu)表面波抑制特性的帶隙結(jié)構(gòu)，將該結(jié)構(gòu)加載至微帶天線(xiàn)，將天線(xiàn)增益提升了1.73dB。
　　另一方面，本文對(duì)新型電磁材料的相位反射帶隙進(jìn)行了研究，對(duì)不帶短路針的單頻帶蘑菇型新型電磁材料結(jié)構(gòu)中影響其反射相位帶隙的參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，包含對(duì)單元尺寸、貼片邊長(zhǎng)、縫隙尺寸、介質(zhì)基板厚度、介質(zhì)基板介電常數(shù)

4、的分析比較，總結(jié)了在設(shè)計(jì)特定頻段特定反射相位時(shí)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整的一般原則。并基于此原則，展開(kāi)對(duì)雙頻帶隙結(jié)構(gòu)的分析，進(jìn)而過(guò)渡至對(duì)極化相關(guān)反射表面的分析，提出一種矩形貼片加載橢圓環(huán)挖空形式結(jié)構(gòu)，并利用優(yōu)化算法對(duì)其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)了一種對(duì)2.45GHz和5.8GHz頻段x、y向極化入射波均能進(jìn)行特定相位反射的極化相關(guān)電磁材料結(jié)構(gòu)，將該結(jié)構(gòu)作為雙頻線(xiàn)極化微帶振子天線(xiàn)的反射地板，仿真得出3dB軸比帶寬達(dá)到約90MHz和180MHz，實(shí)現(xiàn)