基于電磁超介質(zhì)的高性能天線研究.pdf

1、天線是無線通信系統(tǒng)的基本部件，而無線通信技術(shù)的發(fā)展對天線的性能提出了更高要求，需要天線具有高效率、高增益、寬頻帶等特性，而傳統(tǒng)方法很難使天線同時(shí)兼顧這些要求。電磁超介質(zhì)是一種新型的人工復(fù)合材料，具有傳統(tǒng)介質(zhì)所不具備的一些超常規(guī)物理特性，為設(shè)計(jì)高性能天線提供了新的途徑和理念。本文首先介紹了電磁超介質(zhì)的基本特性，然后將其應(yīng)用于天線設(shè)計(jì)中，以實(shí)現(xiàn)天線的高效率、高增益及寬帶化。主要做了以下三部分的工作：
　　1.針對電小天線效率低的缺點(diǎn)，

2、基于電磁超介質(zhì)的空間匹配層思想，分析了兩副電磁超介質(zhì)加載的電小天線：電容加載小環(huán)天線和電感加載單極子天線。通過加載元件在電小天線近場產(chǎn)生一定的容抗/感抗，抵消電小天線本身的感抗/容抗，從而實(shí)現(xiàn)空間匹配；同時(shí)，加載元件通過空間電磁耦合成為天線的寄生輻射元，提高了天線的效率和增益。仿真結(jié)果表明，整個系統(tǒng)在無外加匹配網(wǎng)絡(luò)的情況下，前者效率達(dá)到94％，后者效率達(dá)到97%，從而驗(yàn)證源于超介質(zhì)激勵的電小天線可實(shí)現(xiàn)高效率。
　　2.研究了基于金

3、屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的電磁超介質(zhì)加載，將該結(jié)構(gòu)加載于蝶形天線上，利用電磁超介質(zhì)的零折射率特性，提高了天線增益。仿真結(jié)果表明，在均勻結(jié)構(gòu)下，天線的增益達(dá)到了13dB，頻率范圍為800MHz-1400MHz。為了拓展天線的帶寬，提出了一種非均勻的加載方式，利用非均勻金屬網(wǎng)格構(gòu)建頻率選擇性表面。仿真結(jié)果表明，與均勻結(jié)構(gòu)相比，在增益保持不變的前提下，天線帶寬拓展了300MHz，相對帶寬達(dá)到了72%。
　　3.研究了表面等離子體結(jié)構(gòu)在天線中的應(yīng)用。利