基于人工電磁媒質(zhì)的新型天線研究.pdf

1、左手材料是一種介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ同時為負(fù)的新型人工電磁材料，在其中傳播的電磁波與在傳統(tǒng)材料中的不同，其電場、磁場與波矢量滿足左手關(guān)系，相速度與群速度傳播方向正反，因而表現(xiàn)出一系列反常的電磁現(xiàn)象，如光的負(fù)折射效應(yīng)、逆多普勒效應(yīng)、逆Cherenkov輻射、完美透鏡等。從實(shí)現(xiàn)方法上，目前的左手材料主要分為兩大類：一種是基于金屬桿和開口諧振環(huán)的諧振結(jié)構(gòu)或衍生結(jié)構(gòu)；另一種是復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)。
　　 本文首先詳細(xì)介紹了左手材料的基本理

2、論、奇異特性、電磁參數(shù)提取方法及其實(shí)現(xiàn)方式，并對近幾年來國內(nèi)外學(xué)者所研究出的左手材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較分析，研究了其組成單元SRR及其互補(bǔ)結(jié)構(gòu)CSRR的負(fù)磁導(dǎo)率特性與負(fù)介電常數(shù)特性，采用Smith提出的S參數(shù)法提取了其電磁參數(shù)。驗(yàn)證了CSRR與SRR具有相似的諧振頻率，SRR可以實(shí)現(xiàn)負(fù)磁導(dǎo)率，CSRR可以實(shí)現(xiàn)負(fù)的介電常數(shù)的說法。在此基礎(chǔ)上，將CSRR應(yīng)用于微帶天線設(shè)計當(dāng)中，提出了一種將CSRR刻蝕在普通微帶天線的地板上的實(shí)現(xiàn)雙頻微帶天線的新方

3、法。設(shè)計中由貼片本身產(chǎn)生一個工作頻帶，由CSRR諧振激勵產(chǎn)生另一個工作頻帶，并通過貼片向外輻射能量。根據(jù)所加載CSRR數(shù)目及位置的不同，文中提出了該種雙頻天線的兩種實(shí)現(xiàn)形式，通過電磁仿真軟件HFSS仿真分析了天線的回波損耗、方向圖特性和各個參數(shù)對天線的影響，并通過實(shí)驗(yàn)證明了這兩種天線形式的雙頻天線在兩個工作頻帶內(nèi)都具有良好的工作特性，驗(yàn)證了這種設(shè)計雙頻微帶天線的新方法的可行性。
　　 本文還提出了一種采用雙層微帶結(jié)構(gòu)及CSRR實(shí)

4、現(xiàn)三頻微帶天線的新方法，設(shè)計中巧妙地利用了各層金屬及CSRR之間的相互作用，簡易地實(shí)現(xiàn)了三頻特性。同樣，文中也對三頻天線的各個性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并用實(shí)驗(yàn)證明了該種設(shè)計方法的可行性。
　　 最后詳細(xì)介紹了基于CRLH傳輸線的零階諧振天線的理論，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一個工作于1800MHz的單極子天線，天線在工作頻帶內(nèi)具有良好的類單極子方向圖特性，最大增益為1.34dBi.所設(shè)計的天線具有結(jié)構(gòu)尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、易于制作及成本低等優(yōu)