基于復合左右手傳輸線結(jié)構的新型微帶天線研究.pdf

1、左手材料是一種結(jié)構呈周期或非周期排列的人工電磁材料，其介電常數(shù)和磁導率同時為負值，這種材料所具有的一些獨特性質(zhì)近年來引起了電磁界和物理界學者的廣泛關注。復合左右手傳輸線是一種同時具備左手性質(zhì)和右手性質(zhì)的超材料傳輸線實現(xiàn)形式，在損耗和帶寬方面有著傳統(tǒng)諧振式左手材料不可比擬的優(yōu)勢。隨著對復合左右手傳輸線領域研究的不斷深入，將其應用于天線設計之中，實現(xiàn)天線小型化、多頻段、寬頻帶性能，以滿足無線電通信系統(tǒng)集成化、多功能化的研究越來越多。

2、　　本文主要針對移動通信的實際需要，綜合運用花瓣形夾層復合左右手傳輸線結(jié)構和多臂耦合狀復合左右手傳輸線結(jié)構設計了三個系列多款小型化WLAN天線、頻點可調(diào)天線、超寬帶天線，并且通過等效電路對左手結(jié)構和天線設計進行了理論分析。
　　首先在目前國內(nèi)外大部分運用雙面結(jié)構實現(xiàn)左手性能的基礎上，簡化左手結(jié)構，設計了三款花瓣形單面左手材料，通過仿真計算和參數(shù)反演求得其結(jié)構的等效介電常數(shù)和等效磁導率，分析研究了各個邊的長、寬等幾何參數(shù)的變化對花瓣

3、形結(jié)構左手頻點位置變化的影響，以便于根據(jù)實際需求調(diào)整其結(jié)構的左手特性。同時，運用花瓣形結(jié)構對傳統(tǒng)雙層復合左右手傳輸線結(jié)構進行改進，得到左手性能更強的花瓣形多層結(jié)構?；谠摻Y(jié)構設計了一系列小型化、多頻、能很好覆蓋WLAN頻段的微帶天線，驗證了新型復合左右手傳輸線結(jié)構的使用能夠使得天線突破半波長限制實現(xiàn)小型化，天線同時工作在左手模式和右手模式下的頻率特性可以實現(xiàn)天線多頻化設想。
　　其次運用四臂耦合交指縫隙結(jié)構設計了一款頻點可調(diào)型微帶

4、天線，通過對中間可調(diào)型左手結(jié)構等效電路的分析和實際仿真計算，從理論和實驗上雙重驗證了材料雙負頻段和天線尺寸之間的相互聯(lián)系，通過調(diào)整四臂耦合結(jié)構的耦合度能夠靈活調(diào)整所需頻點，在一定范圍內(nèi)不受天線邊界尺寸的限制。隨后將直縫耦合形式改變?yōu)椴ɡ笋詈希炀€面積減小了28.4‰說明四臂耦合復合左右手傳輸線結(jié)構有助于實現(xiàn)天線小型化，接著在反射地面上引入周期性EBG結(jié)構，該結(jié)構使得天線的增益增加了34.9％，說明左手背板在一定程度上能夠提高天線的增益。

5、
　　之后以錯落多臂狀復合左右手傳輸線結(jié)構作為參考模型，通過添加接地短柱、背面地板、調(diào)整多臂耦合激勵頻點展寬天線帶寬，設計了一款超寬帶天線。從仿真結(jié)果可以看出該天線帶寬性能良好，阻抗帶寬可達2.5GHz-11.2GHz，并采用在饋線單側(cè)加載左手開環(huán)諧振器結(jié)構的手段實現(xiàn)了C波段(3.7 GHz-4.2 GHz)和WLAN(5.15 GHz-5.825 GHz)兩個頻段內(nèi)的阻帶特性，適用于需要屏蔽無線局域網(wǎng)和C波段衛(wèi)星通信頻段的超寬帶