基于復(fù)合左-右手傳輸線的平面天線研究.pdf

1、隨著無線通訊產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，天線作為空中無線信號的接口，其在無線通信系統(tǒng)中的地位越來越重要。無線通信前進(jìn)的腳步也給天線帶來了各種挑戰(zhàn)，未來的無線應(yīng)用將要求天線具有更高的性能。目前天線正朝著小型化、多頻、高增益等方向演進(jìn)。傳統(tǒng)的微帶天線往往還存在著各種各樣的不足，如增益低、頻帶窄、效率低等，限制其應(yīng)用，因此需要進(jìn)一步提高其性能。
　　 Metamaterials超材料是一種結(jié)構(gòu)為周期或非周期性排列的人工電磁材料。其性質(zhì)不但由組成材

2、料的化學(xué)特性所決定，還和組成單元的結(jié)構(gòu)有關(guān)。超材料可實(shí)現(xiàn)常規(guī)材料不可達(dá)到的介電常數(shù)或磁導(dǎo)率在正值或負(fù)值范圍內(nèi)的任意設(shè)計(jì)，如當(dāng)這兩者同時(shí)都為負(fù)值時(shí)候的左手材料。而且它蘊(yùn)含大量新奇物理現(xiàn)象，如逆斯涅爾定律等。復(fù)合左/右手傳輸線（composite right/left-handed transmission line，CRLH-TL）是同時(shí)具備左手性質(zhì)和右手性質(zhì)的metamaterials的一種傳輸線實(shí)現(xiàn)形式。它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)諧振式metama

3、terials的缺點(diǎn)，在帶寬和損耗方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于左手材料。利用復(fù)合左/右手傳輸線的特殊性質(zhì)來為要求具有多頻、高增益等天線性能的設(shè)計(jì)方案帶來新穎的素材。因此本文首先研究了超材料方面的理論，重點(diǎn)是在復(fù)合左/右手傳輸線理論方面的研究，并在后面基于復(fù)合左/右手傳輸線的理論來設(shè)計(jì)兩款天線。
　　 在歸納了多頻天線的常用技術(shù)之后，本文在二維復(fù)合左/右手傳輸線的mushroom結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)出了一款多頻的、小型化的微帶天線。利用類“蘑菇

4、型”的單元結(jié)構(gòu)和彎折線產(chǎn)生多個(gè)諧振頻點(diǎn)，在隨后仿真出其表面電流分布等結(jié)果，并用這些參數(shù)來分析天線的諧振和輻射特性。同時(shí)制作天線樣品，測試后并對比仿真與實(shí)測結(jié)果。該天線可工作于2.62GHz，3.91GHz，6.52GHz和8.05GHz四個(gè)頻點(diǎn)。同時(shí)，仿真結(jié)果說明該天線在各諧振點(diǎn)的諧振性能基本保持一致，可滿足一定的無線通信應(yīng)用的需要。
　　 本文接著在第四章中設(shè)計(jì)出了一款新穎的、無過孔的復(fù)合左/右手傳輸線單元結(jié)構(gòu)的天線。該天線還