基于不規(guī)則-非對稱結(jié)構(gòu)的左手材料單元及其天線設(shè)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(xué)、微波和天線工程以及材料學(xué)等諸多領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。目前，工作于微波頻段的左手材料單元結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)(SRR+Rod)，主要以規(guī)則、對稱構(gòu)型，一般雙負頻帶窄、損耗大、尺寸也偏大，難以應(yīng)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(jié)構(gòu)，即DNA形仿生結(jié)構(gòu)和

2、R形結(jié)構(gòu)。在DNA形仿生系列中，首先討論了雙螺旋左手結(jié)構(gòu)單元，該結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)獲得更多的調(diào)節(jié)參數(shù)。然后以此為基礎(chǔ)構(gòu)成二階DNA雙鏈左手結(jié)構(gòu)，使其諧振頻點降低37％。最后針對二階余弦DNA雙鏈左手結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)單元，其以簡潔的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了在7.3 GHz附近的雙負特性。但是由于其結(jié)構(gòu)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(dǎo)致其雙負特性帶寬變窄。然后在R形左手結(jié)構(gòu)上做嵌套環(huán)變形設(shè)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(shè)計提供了新的思路。
　　此外，本文還利用一款環(huán)形R負磁導(dǎo)率結(jié)構(gòu)設(shè)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(gòu)單極子天線，并將規(guī)則DNA雙鏈左手結(jié)構(gòu)以縫隙加載的形式刻蝕在單極子天線中，設(shè)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(jié)構(gòu)以縫隙形式加載于單極子天