電磁帶隙結(jié)構(gòu)及在天線設(shè)計中的應(yīng)用研究.pdf

1、電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)作為一種特殊的人工電磁材料，自20世紀80年代后期提出以來，成為了世界各國學(xué)者們的研究熱點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于微波和天線領(lǐng)域。然而新型EBG結(jié)構(gòu)的研究仍然很薄弱，如新型的多頻帶EBG、超寬帶EBG和小型化EBG等方面，在天線領(lǐng)域的一些應(yīng)用也有待進一步深入探討。因此，對新型EBG結(jié)構(gòu)的研究及在天線應(yīng)用方面的進一步探索具有理論意義、學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用前景。論文通過理論分析與實驗結(jié)合的方式，著重研究了幾種新型的多頻帶和小型化EB

2、G結(jié)構(gòu)，探討了EBG結(jié)構(gòu)在天線諧波抑制、陷波特性、低剖面和高增益等方面的應(yīng)用。作者的主要研究工作和成果可以概括為：
　　 1.設(shè)計了表面開槽的多頻帶EBG、螺旋地板的小型化EBG和電感加載的螺旋地板小型化EBG。通過在EBG貼片上增加細槽，產(chǎn)生額外電容，形成多個諧振回路，從而實現(xiàn)多頻帶EBG。測試結(jié)果顯示該EBG結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生3個頻率帶隙。通過將EBG結(jié)構(gòu)的地板轉(zhuǎn)換成四臂螺旋結(jié)構(gòu)，增加EBG結(jié)構(gòu)的等效電感，降低諧振頻率，從而實現(xiàn)小型

3、化EBG。在此基礎(chǔ)上，通過加載貼片電感，進一步降低諧振頻率。與傳統(tǒng)的蘑菇狀EBG結(jié)構(gòu)相比，螺旋地板EBG能減小尺寸達77％，電感加載的螺旋地板EBG能減小尺寸達81％。
　　 2.設(shè)計了諧波抑制的矩形微帶天線和帶陷波特性的超寬帶單極子天線。使用蘑菇狀EBG單元的諧振器，抑制矩形微帶天線的二次和三次諧波，從而減少天線的諧波輻射對周圍微波器件的干擾。使用窄微帶線和扇形面構(gòu)成的諧振器，抑制超寬帶天線在5.2 GHz和5.8 GHz頻率

4、附近的輻射，減少超寬帶天線對WLAN IEEE802.11a頻段內(nèi)通信的干擾。
　　 3.設(shè)計了低剖面的方向圖可重構(gòu)八木天線和低剖面的平面等角螺旋天線。使用射頻二極管開關(guān)控制八木天線反射器和引向器之間的轉(zhuǎn)換，并且使用EBG地板降低天線高度，從而實現(xiàn)低剖面的方向圖可重構(gòu)八木天線。使用EBG地板替代傳統(tǒng)平面等角螺旋天線1/4波長的背腔，大大降低了天線的剖面高度，所設(shè)計的平面等角螺旋天線的高度為天線工作波長的1/10。
　　

5、4.設(shè)計了高定向性的偶極子天線和高增益的水平極化全向天線。通過在偶極子天線周圍加載相對介電常數(shù)為0.46的金屬圓柱型EBG材料，使全向輻射的偶極子天線沿四個EBG面定向輻射，極大地提高了天線的增益。再將其中三個面上EBG結(jié)構(gòu)的周期變小，使天線最終沿另一個面定向輻射。在水平極化全向天線的周圍加載類似于金屬圓柱型EBG的腔體，提高天線的增益。在工作頻率5.7 GHz時，未使用EBG腔體的天線增益為2.23 dBi，而所設(shè)計的天線增益提高到4