基于超材料的陣列天線去耦合及有源超材料研究.pdf

1、陣列天線因其高增益和強方向性而廣泛應用于通信、雷達等領域。隨著設備集成度的提高，陣列天線的小型化也得到了快速的發(fā)展，如何去耦已成為陣列天線小型化的重要問題和關鍵技術。近年來，超材料的興起極大的促進了陣列天線去耦合研究的發(fā)展，但是，目前的研究主要集中在窄帶線極化陣列天線的超材料去耦合方面，而對于寬帶陣列天線及圓極化陣列天線的去耦問題則涉獵較少。
　　超材料具有的很多特異性質使其在隱身衣、完美透鏡和電小天線等研究中廣泛應用。但是，超材

2、料存在損耗大、頻帶窄的缺點，因而對于提高超材料增益、拓寬超材料頻帶的研究非常重要。
　　本文針對上述兩個方面的問題進行了研究，取得成果如下：
　　1、等效電磁參數的準確提取能夠幫助深入探索超材料的電磁特性。對于使用散射系數法求解超材料的等效電磁參數唯一解時，Kramers-Kronig關系式存在截斷誤差的問題，提出了一種頻率外推的改進方法，并以Drude模型和Lorentz模型驗證了方法的準確性。
　　2、設計了一種微

3、波方螺旋吸波超材料，并用頻率外推的改進方法提取等效電磁參數，證明了設計的超材料在工作頻段內具有電超材料、磁超材料和左手材料的特性。仿真結果表明，該吸波超材料的平均吸收率在90％以上，且具有左/右旋圓極化不相關的特點。
　　3、將設計的圓極化方螺旋吸波超材料與線極化平行金屬線相結合，用于陣列天線互耦的抑制。仿真和實測結果證實了該結構對陣列天線互耦抑制的通用性及有效性：窄帶二元陣列天線邊到邊間距為0.04λ0時，耦合降低了20.28d

4、B；寬帶單極子二元陣列天線邊到邊間距為0.20λ0及0.035λ0時，耦合分別降低了30.65dB及10.35dB；圓極化縫隙二元陣列天線邊到邊間距為0.12λ0時，耦合降低了9.05dB，同時軸比降低了12.8dB。
　　4、針對超材料損耗大、頻帶窄的問題，首先設計了一種單管負阻電路加載的有源超材料，使增益提升了3dB左右；然后設計了一種非Foster匹配的雙管負阻抗變換電路加載的有源超材料，實現了最大6.1dB的增益提升和15