小型化寬帶平面微波異向介質(zhì)天線研究.pdf

1、微波異向介質(zhì)（Metamaterials）是在傳統(tǒng)媒質(zhì)中加載特殊幾何結(jié)構(gòu)，構(gòu)造出具有奇異電磁特性的人工電磁材料，其單元尺寸遠(yuǎn)小于激勵(lì)電磁波的工作波長(zhǎng)。傳統(tǒng)媒質(zhì)的原子或分子的屬性決定材料的電磁特性，而微波異向介質(zhì)的奇異電磁特性來自于微波異向介質(zhì)所采用的各種人造特殊結(jié)構(gòu)。由于它在微波器件、天線等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景，因此科研工作者開展了廣泛研究。本文建立了不同結(jié)構(gòu)微波異向介質(zhì)電磁特性的宏觀等效電路模型，就平面微波異向介質(zhì)在小型化、寬帶

2、和圓極化天線的應(yīng)用進(jìn)行研究，主要有以下幾個(gè)內(nèi)容：
　　第二章研究微波異向介質(zhì)加載的電小天線。從微波異向介質(zhì)單元出發(fā)，研究微波異向介質(zhì)等效媒質(zhì)參數(shù)和亞波長(zhǎng)諧振理論，分析復(fù)合左右手(CRLH)傳輸線結(jié)構(gòu)的奇異特性，理論解釋了天線諧振頻率降低的物理機(jī)理。提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的梳狀線左手等效電感，在地板上刻蝕周期條形縫隙，微帶饋線、主輻射單元與條形縫隙地板間的耦合表現(xiàn)出左手特性，構(gòu)成復(fù)合左右手傳輸線。通過等效電路分析傳輸和諧振特性，推導(dǎo)出

3、零階諧振(ZOR)天線帶寬的解析計(jì)算式，提出了一款CRLH傳輸線諧振電小天線。深入研究負(fù)介電常數(shù)(ENG)零階諧振器的諧振原理和特性，利用共面波導(dǎo)饋電設(shè)計(jì)靈活和便于集成的特點(diǎn)，采用左手梳狀線電感直接連通共面波導(dǎo)饋線和接地板，研究?jī)蓡卧腅NG等效電路模型，提出一款ENG傳輸線諧振電小天線。解決電小天線增加帶寬的難題。
　　第三章研究ENG傳輸線寬帶天線和CRLH寬帶端射天線。人造阻抗表面(AIS)是一種刻蝕在電介質(zhì)基板上的周期金屬

4、單元陣列。通過兩個(gè)金屬化過孔，Y型貼片與AIS相連，非對(duì)稱Y型貼片和AIS構(gòu)成ENG傳輸線諧振天線。深入研究復(fù)合左右手傳輸線的等效介電常數(shù)、磁導(dǎo)率與分布參數(shù)間的關(guān)系，ENG傳輸線天線同時(shí)激勵(lì)ZOR、一階諧振(FOR)和二階諧振(SOR)模式，并且將FOR和SOR合并成一個(gè)通帶，由此產(chǎn)生寬帶特性。利用SRR陣列能產(chǎn)生磁諧振，在輻射貼片周期刻蝕互補(bǔ)開口諧振環(huán)(CSRR)陣列，在地板上周期刻蝕條形縫隙，利用CSRR陣列和地板條形縫隙陣列間的耦

5、合，構(gòu)成CRLH傳輸線天線，激勵(lì)ZOR和FOR諧振，并將雙帶融合為一個(gè)寬帶，不同于常規(guī)天線的主輻射方向在貼片的法線方向，該天線主輻射方向?yàn)槎松?。解決小型化天線降低剖面、增加帶寬和減小地板尺寸的難題。
　　第四章研究雙帶微波異向介質(zhì)圓極化天線。研究小型化和圓極化CRLH傳輸線諧振天線的等效電路理論和物理機(jī)理，分析復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的色散特性，利用這種CRLH傳輸線結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)圓極化天線。采用結(jié)構(gòu)緊湊的梳狀線電感、縫隙電容等分布式參數(shù)

6、元件分別構(gòu)成左手并聯(lián)電感和左手串聯(lián)電容，通過CRLH傳輸線等效電路分析亞波長(zhǎng)諧振原理及帶寬拓展機(jī)理，通過調(diào)整優(yōu)化等效電路的串并聯(lián)的電容和電感參數(shù)，同時(shí)激勵(lì)ZOR和FOR拓展天線帶寬，設(shè)計(jì)三單元的梳狀線左手并聯(lián)電感，利用不對(duì)稱性引入微擾激勵(lì)起圓極化電磁波，提出CRLH傳輸線雙帶圓極化天線。設(shè)計(jì)兩單元的梳狀線左手并聯(lián)電感，提出CRLH傳輸線雙頻多極化天線。解決圓極化天線尺寸大和饋電復(fù)雜的難題。
　　第五章為全文微波異向介質(zhì)天線研究工作