基于不規(guī)則-非對稱結構的左手材料單元及其天線設計.pdf

1、左手材料表現(xiàn)出很多奇特的電磁特性，使其在電磁學、微波和天線工程以及材料學等諸多領域擁有廣闊的應用前景。目前，工作于微波頻段的左手材料單元結構變化有很大一部分來源于經(jīng)典的開口諧振環(huán)加金屬線結構(SRR+Rod)，主要以規(guī)則、對稱構型，一般雙負頻帶窄、損耗大、尺寸也偏大，難以應用于有特殊性能要求和空間限制的微波器件。
　　本文針對目前微波頻段左手材料所存在的以上缺點，提出了不規(guī)則及非對稱兩個系列的左手材料單元結構，即DNA形仿生結構和

2、R形結構。在DNA形仿生系列中，首先討論了雙螺旋左手結構單元，該結構以較小的尺寸在10 GHz左右形成了較寬的雙負特性頻帶，并且損耗很低。接著在此雙螺旋左手結構中引入交指電容來控制左手材料的諧振頻點及左手特性帶寬，通過對交指電容指尖的錐狀變形以及在交指電容指臂上開孔，使DNA形雙螺旋左手結構獲得更多的調節(jié)參數(shù)。然后以此為基礎構成二階DNA雙鏈左手結構，使其諧振頻點降低37％。最后針對二階余弦DNA雙鏈左手結構，分析了余弦金屬線幅度、周期

3、、粗細等幾何參數(shù)對左手材料電磁特性的影響。
　　在R形左手材料系列中，首先討論了簡單R形左手結構單元，其以簡潔的結構設計實現(xiàn)了在7.3 GHz附近的雙負特性。但是由于其結構的非對稱性，使其電諧振頻點與磁諧振頻點相差很大:電諧振頻點在6.00 GHz，磁諧振的頻點在7.50 GHz，導致其雙負特性帶寬變窄。然后在R形左手結構上做嵌套環(huán)變形設計出一款多頻左手材料。該左手材料在7.7 GHz，10.0 GHz，12.9 GHz附近等多個

4、頻段均表現(xiàn)出明顯的左手特性，為多頻左手材料的設計提供了新的思路。
　　此外，本文還利用一款環(huán)形R負磁導率結構設計出工作頻點可在5.19 GHz（WLAN中頻）單頻以及3.33 GHz（WIMAX中頻）、5.41 GHz（WIMAX高頻）雙頻間任意切換的可重構單極子天線，并將規(guī)則DNA雙鏈左手結構以縫隙加載的形式刻蝕在單極子天線中，設計出工作于WLAN/WiMAX頻段的雙頻單極子天線。最后，將嵌套R形左手結構以縫隙形式加載于單極子天