基于新型介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的小型低剖面貼片天線研究.pdf

1、貼片天線是現(xiàn)代軍用和民用無(wú)線系統(tǒng)中常用的一種平面型天線。隨著無(wú)線電技術(shù)的飛速發(fā)展,為了滿足未來(lái)無(wú)線應(yīng)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(gè)方面面臨著新的挑戰(zhàn)。本論文以貼片天線理論為基礎(chǔ),通過理論預(yù)測(cè)、數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試等方法和手段,結(jié)合新型人工電磁介質(zhì)的新機(jī)制和一些新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),對(duì)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(shè)計(jì)MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)的終端天線進(jìn)行了研究。
　　 本文通過引入新型人

2、工電磁介質(zhì)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(wú)限長(zhǎng)DPS-ENG雙層介質(zhì)平行板波導(dǎo)中存在的低頻相速度非常大的TM0表面波這一特性,通過構(gòu)造具有適當(dāng)邊界條件的對(duì)應(yīng)于矩形貼片天線的諧振空腔,在計(jì)入ENG介質(zhì)色散的情況下設(shè)計(jì)出了既接近亞波長(zhǎng)量級(jí)小型化,又能在機(jī)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M(jìn)NG兩種材料的分界面上電場(chǎng)變化率反轉(zhuǎn)的特性,構(gòu)造出了具有邊射輻射特性的貼片天線二次?；蛘哒f(shuō)是實(shí)現(xiàn)了小型化的

3、邊射三階模,在計(jì)入DNG和MNG色散的情況下設(shè)計(jì)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(gè)工作頻段上都同時(shí)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(shè)計(jì)具有邊射方向性優(yōu)良、極化純度高、無(wú)需柵瓣抑制、設(shè)計(jì)通用性好等一系列的優(yōu)點(diǎn)。
　　 針對(duì)小型低剖面貼片天線帶寬狹窄的固有難點(diǎn),本文提出了一種主要基于多諧振技術(shù)的帶寬拓展方法。通過將三個(gè)λ/4貼片單元直接耦合引入三個(gè)諧振,在對(duì)饋電探針進(jìn)行改進(jìn)

4、以及對(duì)貼片天線的位置進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)中心頻率工作在2.4GHz的E形天線結(jié)構(gòu),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(shí)現(xiàn)了接近20％的帶寬,是前人報(bào)道的同等剖面?zhèn)鹘y(tǒng)貼片天線帶寬的兩倍。本文詳細(xì)給出了設(shè)計(jì)流程并討論了多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的作用,為該帶寬拓展方法應(yīng)用于其它頻段的天線設(shè)計(jì)提供了有益的參考。
　　 結(jié)合近年來(lái)興起并蓬勃發(fā)展的MIMO技術(shù),本文用低剖面的小型貼片天線單元設(shè)計(jì)了兩個(gè)用于MIMO無(wú)線通信