EBG天線的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、21世紀(jì)以來，電磁帶隙結(jié)構(gòu)、左手材料、雙負(fù)媒質(zhì)、軟/硬表面等新穎的人工電磁超材料不斷涌現(xiàn)，它們因?yàn)榫哂凶匀唤绮牧纤痪邆涞男路f的電磁特性而在無線通信及微波射頻等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。電磁帶隙（EBG）結(jié)構(gòu)，因具有獨(dú)特的頻率帶隙和相位帶隙兩大特性，為當(dāng)前天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域出現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)難題提供了可能的解決方案。因此，設(shè)計(jì)新型的EBG結(jié)構(gòu)并探究EBG結(jié)構(gòu)在天線新領(lǐng)域設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景。本文基于EBG頻率帶隙和相位帶隙特性，設(shè)計(jì)研

2、究了多款新型高性能 EBG天線，軟件仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果證明了設(shè)計(jì)方法的有效性。其研究?jī)?nèi)容和研究成果概括如下：
　　首先，通過電磁理論和數(shù)值仿真的方法，分析了EBG結(jié)構(gòu)頻率帶隙和相位帶隙兩個(gè)基本特性的形成機(jī)理，并運(yùn)用合適的仿真模型分析了EBG關(guān)鍵參數(shù)對(duì)EBG頻率帶隙和相位帶隙的影響，為后續(xù)EBG天線的設(shè)計(jì)研究打下了理論基礎(chǔ)。
　　其次，基于EBG結(jié)構(gòu)的頻率帶隙特性，針對(duì)現(xiàn)有陷波技術(shù)中尺寸大、陷波頻段少、阻帶寬、陷波頻段相互影響等技

3、術(shù)難題，設(shè)計(jì)了改進(jìn)型SCLV-EBG單元諧振器，大大減小了EBG諧振器的尺寸和諧振帶寬。以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了多款基于SCLV-EBG諧振器的單陷波和四陷波超寬帶天線，經(jīng)過軟件仿真和實(shí)物測(cè)試，所設(shè)計(jì)的SCLV-EBG四陷波天線滿足超寬帶無線通信系統(tǒng)的帶寬要求，并有效地抑制了WiMAX、WLAN雙頻、X波段下行衛(wèi)星通信四個(gè)頻段的信號(hào)，各個(gè)陷波頻段隔離度高，具有較高的頻譜利用率和穩(wěn)定的輻射特性。
　　最后，基于EBG結(jié)構(gòu)的相位帶隙特性，針

4、對(duì)EBG相位帶隙反射板天線設(shè)計(jì)中剖面高、反射板面積大、輻射增益小、極化轉(zhuǎn)換效率低等技術(shù)難題，以雙向輻射偶極子為天線原型，首先設(shè)計(jì)了C-EBG反射板低剖面天線，整體剖面僅為天線工作頻率波長(zhǎng)的1/11。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了小型雙層互補(bǔ)EBG高增益天線，天線面積減小了61.93％，并大幅提高了天線的輻射增益，通帶內(nèi)增益最大提高達(dá)13dB。然后，設(shè)計(jì)了HP-EBG高增益圓極化天線，在保證天線低剖面、小型化、高增益的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了天線通帶內(nèi)152M