基于新型介質和結構的小型低剖面貼片天線研究.pdf

1、貼片天線是現代軍用和民用無線系統中常用的一種平面型天線。隨著無線電技術的飛速發(fā)展,為了滿足未來無線應用不斷增加的需求,低剖面的貼片天線將在小型化和寬頻帶兩個方面面臨著新的挑戰(zhàn)。本論文以貼片天線理論為基礎,通過理論預測、數值模擬以及實驗測試等方法和手段,結合新型人工電磁介質的新機制和一些新型結構的設計,對低剖面貼片天線的小型化、帶寬拓展以及用小型低剖面貼片天線設計MIMO無線通信系統的終端天線進行了研究。
　　 本文通過引入新型人

2、工電磁介質在貼片天線小型化方面做了兩部分工作。第一部分是利用無限長DPS-ENG雙層介質平行板波導中存在的低頻相速度非常大的TM0表面波這一特性,通過構造具有適當邊界條件的對應于矩形貼片天線的諧振空腔,在計入ENG介質色散的情況下設計出了既接近亞波長量級小型化,又能在機理上保證高效率輻射的貼片天線。第二部分是利用DPS與DNG或者MNG兩種材料的分界面上電場變化率反轉的特性,構造出了具有邊射輻射特性的貼片天線二次模或者說是實現了小型化的

3、邊射三階模,在計入DNG和MNG色散的情況下設計了基于DPS-DNG和DPS-MNG并排基底的雙頻邊射貼片天線,天線在兩個工作頻段上都同時獲得了非常好的邊射輻射,相比于目前流行的雙頻邊射天線設計具有邊射方向性優(yōu)良、極化純度高、無需柵瓣抑制、設計通用性好等一系列的優(yōu)點。
　　 針對小型低剖面貼片天線帶寬狹窄的固有難點,本文提出了一種主要基于多諧振技術的帶寬拓展方法。通過將三個λ/4貼片單元直接耦合引入三個諧振,在對饋電探針進行改進

4、以及對貼片天線的位置進行優(yōu)化的基礎上設計了一個中心頻率工作在2.4GHz的E形天線結構,在天線最大尺寸小于λ/4特別是剖面低至0.0029λ的情況下實現了接近20％的帶寬,是前人報道的同等剖面?zhèn)鹘y貼片天線帶寬的兩倍。本文詳細給出了設計流程并討論了多個關鍵參數的作用,為該帶寬拓展方法應用于其它頻段的天線設計提供了有益的參考。
　　 結合近年來興起并蓬勃發(fā)展的MIMO技術,本文用低剖面的小型貼片天線單元設計了兩個用于MIMO無線通信