基于超表面的可重構(gòu)微帶天線(xiàn)的研究.pdf

1、本研究生畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究超表面在改變微帶天線(xiàn)相關(guān)電性能方面的應(yīng)用。
　　超表面是近年來(lái)在電磁材料領(lǐng)域一個(gè)相對(duì)熱門(mén)的話(huà)題，簡(jiǎn)單理解超表面就是二維結(jié)構(gòu)的超材料。人工制作的金屬單元的排布可以產(chǎn)生特殊的電磁特性，這種排布可以是周期的也可以是非周期的。同樣，重復(fù)的單元可能是相同的結(jié)構(gòu)，也可能是相近的結(jié)構(gòu)。理論上，這種設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)材料結(jié)構(gòu)本構(gòu)關(guān)系的任意取值，而特殊結(jié)構(gòu)具有的特殊本構(gòu)關(guān)系往往能夠卓有成效的改善天線(xiàn)的電性能。因?yàn)樘炀€(xiàn)的各種基本參數(shù)

2、指標(biāo)都與相應(yīng)材料的本構(gòu)關(guān)系密切相關(guān)。
　　本文中一共涉及了四種超表面，兩種用來(lái)和微帶天線(xiàn)聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)極化可重構(gòu)，分別是切角矩形超表面和柳葉結(jié)構(gòu)超表面。另外兩種超表面分別是柵格結(jié)構(gòu)超表面和魚(yú)鱗結(jié)構(gòu)超表面，這兩種結(jié)構(gòu)的超表面能夠?qū)崿F(xiàn)頻帶可重構(gòu)。
　　文章首先論述頻帶可重構(gòu)超表面和相關(guān)微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)。文中的柵格結(jié)構(gòu)超表面能夠?qū)崿F(xiàn)頻帶可重構(gòu)，但是某一固定角度的諧振帶寬很窄，約為100MHz。在頻帶可重構(gòu)過(guò)程中，不能實(shí)現(xiàn)1GHz帶寬

3、的要求，為此提出另外一種魚(yú)鱗結(jié)構(gòu)頻帶可重構(gòu)超表面模型，此模型以半圓環(huán)金屬單元周期排布形成，單一角度天線(xiàn)帶寬能夠達(dá)到300MHz，通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)微帶天線(xiàn)在4.6GHz-5.6GHz范圍S11＜-10dB，拓寬了微帶天線(xiàn)的通頻帶?？芍貥?gòu)帶寬達(dá)到19％以上，相對(duì)于1％的典型微帶天線(xiàn)帶寬有顯著提高。此部分中，我們利用散射參數(shù)法對(duì)超表面實(shí)現(xiàn)頻帶可重構(gòu)的原理進(jìn)行驗(yàn)證。分別用各向同性和各向異性?xún)煞N模型去等效超表面對(duì)微帶天線(xiàn)的影響。驗(yàn)證結(jié)果和仿真

4、結(jié)果具有很好的一致性。
　　不僅如此，文章對(duì)應(yīng)用超表面實(shí)現(xiàn)微帶天線(xiàn)的極化可重構(gòu)也進(jìn)行了相關(guān)研究。文中提到的切角矩形切角超表面參考了已有模型，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使天線(xiàn)的極化中心頻點(diǎn)在3.4GHz，阻抗帶寬達(dá)到26％。在3.3GHz-3.5GHz范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)左旋圓極化到線(xiàn)極化到右旋圓極化之間的極化轉(zhuǎn)變，相應(yīng)的軸比小于6dB，滿(mǎn)足工程上對(duì)圓極化的要求。并且增益達(dá)到7dBi，方向圖穩(wěn)定。同時(shí)為了適應(yīng)衛(wèi)星通信下行頻段的要求，另外設(shè)計(jì)了一種柳葉