人工磁導(dǎo)體材料在低剖面天線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、伴隨著超材料（Metamaterials）研究的快速發(fā)展，利用各種人工電磁結(jié)構(gòu)的非常規(guī)電磁參數(shù)對(duì)傳統(tǒng)電磁器件的進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)得到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。另一方面，無(wú)線終端設(shè)備的體積越來(lái)越小，這對(duì)終端設(shè)備中的天線的提出了更加苛刻的要求，天線的小型化設(shè)計(jì)越來(lái)越成為設(shè)計(jì)者關(guān)心的重點(diǎn)問(wèn)題。本文針對(duì)傳統(tǒng)天線剖面過(guò)高的問(wèn)題，利用人工磁導(dǎo)體材料（AMC）在特定頻率范圍內(nèi)所具有的零反射相位特性，提出了幾種具有低剖面特性的的小型化寬頻帶天線設(shè)計(jì)方案。<

2、br>　　首先，針對(duì)平面準(zhǔn)八木天線放置于金屬表面時(shí)由于鏡像原理導(dǎo)致的阻抗失配問(wèn)題，利用AMC結(jié)構(gòu)的零反射相位特性，設(shè)計(jì)了一種低剖面寬帶平面準(zhǔn)八木天線。通過(guò)在準(zhǔn)八木天線的輻射體下方引入AMC結(jié)構(gòu)，抵消了由于鏡像原理導(dǎo)致的阻抗失配，通過(guò)選用合適的介質(zhì)基板以及天線尺寸，在獲取低剖面的同時(shí)，在較寬的頻率范圍內(nèi)獲得了較好的阻抗匹配特性。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)，對(duì)天線的實(shí)物進(jìn)行了加工測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，該天線能夠工作在8.8–10.48 GHz，剖面低至0.

3、14λg（λg為中心頻率對(duì)應(yīng)介質(zhì)波長(zhǎng)）。同時(shí)，在整個(gè)工作頻帶內(nèi)，該天線具有37°到47°之間的波束上傾角。
　　其次，針對(duì)傳統(tǒng)雙極化基站天線設(shè)計(jì)中天線單元剖面過(guò)高的問(wèn)題，采用AMC結(jié)構(gòu)作為雙極化天線的地板，對(duì)天線的剖面進(jìn)行了大幅度的降低，所設(shè)計(jì)的低剖面基站天線的剖面僅僅為傳統(tǒng)的雙極化基站天線剖面的一半。同時(shí)，方形AMC結(jié)構(gòu)在幾何外形上的對(duì)稱(chēng)性，保證了其在低剖面雙極化天線中的優(yōu)良性能。利用仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的天線的結(jié)構(gòu)尺寸的進(jìn)行了優(yōu)化

4、，使得天線可以在較寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的阻抗匹配特性，最終對(duì)天線實(shí)物進(jìn)行了加工測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的雙極化天線能夠在實(shí)現(xiàn)寬帶工作特性（2.12–2.77 GHz），天線的端口隔離度達(dá)到-35dB，天線的后向輻射得到一定的抑制，與普通雙極化天線相比，波瓣前后比提高9dB。
　　最后，針對(duì)傳統(tǒng)的AMC結(jié)構(gòu)的帶寬和小型化之間的矛盾，在缺陷地AMC結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了互補(bǔ)型 AMC結(jié)構(gòu)單元。與缺陷地 AMC結(jié)構(gòu)相比，互補(bǔ)型AM