基于復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的新型微帶天線研究.pdf

1、左手材料是一種結(jié)構(gòu)呈周期或非周期排列的人工電磁材料，其介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)值，這種材料所具有的一些獨(dú)特性質(zhì)近年來引起了電磁界和物理界學(xué)者的廣泛關(guān)注。復(fù)合左右手傳輸線是一種同時(shí)具備左手性質(zhì)和右手性質(zhì)的超材料傳輸線實(shí)現(xiàn)形式，在損耗和帶寬方面有著傳統(tǒng)諧振式左手材料不可比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著對(duì)復(fù)合左右手傳輸線領(lǐng)域研究的不斷深入，將其應(yīng)用于天線設(shè)計(jì)之中，實(shí)現(xiàn)天線小型化、多頻段、寬頻帶性能，以滿足無線電通信系統(tǒng)集成化、多功能化的研究越來越多。

2、　　本文主要針對(duì)移動(dòng)通信的實(shí)際需要，綜合運(yùn)用花瓣形夾層復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)和多臂耦合狀復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了三個(gè)系列多款小型化WLAN天線、頻點(diǎn)可調(diào)天線、超寬帶天線，并且通過等效電路對(duì)左手結(jié)構(gòu)和天線設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析。
　　首先在目前國內(nèi)外大部分運(yùn)用雙面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)左手性能的基礎(chǔ)上，簡化左手結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了三款花瓣形單面左手材料，通過仿真計(jì)算和參數(shù)反演求得其結(jié)構(gòu)的等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率，分析研究了各個(gè)邊的長、寬等幾何參數(shù)的變化對(duì)花瓣

3、形結(jié)構(gòu)左手頻點(diǎn)位置變化的影響，以便于根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整其結(jié)構(gòu)的左手特性。同時(shí)，運(yùn)用花瓣形結(jié)構(gòu)對(duì)傳統(tǒng)雙層復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，得到左手性能更強(qiáng)的花瓣形多層結(jié)構(gòu)。基于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一系列小型化、多頻、能很好覆蓋WLAN頻段的微帶天線，驗(yàn)證了新型復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的使用能夠使得天線突破半波長限制實(shí)現(xiàn)小型化，天線同時(shí)工作在左手模式和右手模式下的頻率特性可以實(shí)現(xiàn)天線多頻化設(shè)想。
　　其次運(yùn)用四臂耦合交指縫隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一款頻點(diǎn)可調(diào)型微帶

4、天線，通過對(duì)中間可調(diào)型左手結(jié)構(gòu)等效電路的分析和實(shí)際仿真計(jì)算，從理論和實(shí)驗(yàn)上雙重驗(yàn)證了材料雙負(fù)頻段和天線尺寸之間的相互聯(lián)系，通過調(diào)整四臂耦合結(jié)構(gòu)的耦合度能夠靈活調(diào)整所需頻點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)不受天線邊界尺寸的限制。隨后將直縫耦合形式改變?yōu)椴ɡ笋詈?，天線面積減小了28.4‰說明四臂耦合復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)有助于實(shí)現(xiàn)天線小型化，接著在反射地面上引入周期性EBG結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得天線的增益增加了34.9％，說明左手背板在一定程度上能夠提高天線的增益。

5、
　　之后以錯(cuò)落多臂狀復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)作為參考模型，通過添加接地短柱、背面地板、調(diào)整多臂耦合激勵(lì)頻點(diǎn)展寬天線帶寬，設(shè)計(jì)了一款超寬帶天線。從仿真結(jié)果可以看出該天線帶寬性能良好，阻抗帶寬可達(dá)2.5GHz-11.2GHz，并采用在饋線單側(cè)加載左手開環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)的手段實(shí)現(xiàn)了C波段(3.7 GHz-4.2 GHz)和WLAN(5.15 GHz-5.825 GHz)兩個(gè)頻段內(nèi)的阻帶特性，適用于需要屏蔽無線局域網(wǎng)和C波段衛(wèi)星通信頻段的超寬帶