基于超材料的微帶天線小型化研究.pdf

1、現(xiàn)代無線通信對(duì)器件小型化的要求越來越高，天線是通信系統(tǒng)的重要組成部分，所以天線的小型化設(shè)計(jì)也變得非常重要。如何使用更小的面積實(shí)現(xiàn)更低頻率更好性能的微帶天線已逐漸成為科研工作者與工程師們研究的重點(diǎn)和焦點(diǎn)。
　　 超材料(Metamaterials)作為一類新型的人工電磁材料，目前已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)微帶天線小型化的重要技術(shù)與手段。通過在傳統(tǒng)的媒質(zhì)材料(ε>0，μ>O)中水平或者垂直嵌入某種幾何結(jié)構(gòu)的單元，便可以獲得ε

2、料，它具有天然媒質(zhì)所不具備的奇特物理性質(zhì)。
　　 本文主要采用兩種方法實(shí)現(xiàn)微帶天線的小型化。一種是運(yùn)用等效Smith結(jié)構(gòu)，通過在傳統(tǒng)微帶半波貼片天線的地面水平加載各種不同形式的結(jié)構(gòu)單元來實(shí)現(xiàn)微帶天線的小型化。另一種是通過在介質(zhì)基板中垂直填充某種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成復(fù)合材料，從而使得微帶貼片天線的物理尺寸不主要取決于構(gòu)成材料的本征性質(zhì)，而取決于其中填充的人工結(jié)構(gòu)，避免了微帶天線物理尺寸與諧振頻率的相互制約，實(shí)現(xiàn)了微帶天線的小型化。

3、　　 通過軟件仿真可以知道，使用傳統(tǒng)的半波貼片，在10GHz頻率輻射，需要尺寸14.98mm×9.29mm。若采用第一種方法，在介質(zhì)基板下水平加載四個(gè)SRR（開口諧振環(huán)）結(jié)構(gòu)，使用同樣的貼片，可使諧振頻率降至8.9GHz;若加載六個(gè)SRR結(jié)構(gòu)，可使頻率降至8.5GHz。在同樣尺寸下，諧振頻率分別下降了11％與15％，從而實(shí)現(xiàn)了天線的小型化。通過進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)若水平加載四個(gè)SR（螺旋諧振環(huán)）結(jié)構(gòu)，可使頻率降至5.9GHz;若加載六個(gè)