本文關(guān)鍵詞： 復(fù)合左右手傳輸線 漏波天線 后向輻射 諧振天線　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：左手材料是一種“雙負(fù)”電磁材料,它的電場矢量、磁場矢量和波矢量符合左手螺旋定則。采用傳輸線形式實(shí)現(xiàn)的左手材料:復(fù)合左右手傳輸線(Composite Right/Left-Handed Transmission Line,CRLH-TL),相對于傳統(tǒng)金屬導(dǎo)線陣列和開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu),克服了高插入損耗、低帶寬、不利于匹配等缺點(diǎn)。CRLH-TL在某些特定頻段獨(dú)有的電磁波傳播特性,應(yīng)用到天線設(shè)計(jì)方面具有不可比擬的優(yōu)勢。本文主要研究:將CRLH-TL單元運(yùn)用到微帶漏波天線及諧振小天線設(shè)計(jì)中,力圖實(shí)現(xiàn)天線主波束半空間連續(xù)掃描和物理尺寸小型化的目標(biāo)。本論文主要工作內(nèi)容如下:1.通過傳輸線理論獲取CRLH-TL單元的等效電路模型,理論分析運(yùn)用CRLH-TL單元設(shè)計(jì)微帶天線的可行性,推導(dǎo)了CRLH-TL的電報(bào)方程,行進(jìn)的電流與電壓表達(dá)式,等效本構(gòu)關(guān)系等。2.分別設(shè)計(jì)了基于叉指電容型和基于MIM(Metal-Insulator-Metal)電容型的CRLH-TL單元,根據(jù)色散曲線調(diào)節(jié)CRLH-TL單元直至平衡狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)電磁波從左手區(qū)到右手區(qū)的無縫過渡。應(yīng)用兩種類型的CRLH-TL單元分別設(shè)計(jì)多單元的微帶漏波天線,通過Ansoft HFSS仿真得到:12單元基于叉指電容型的CRLH-TL微帶漏波天線的輻射頻段為:3.8GHz~5.7GHz,20單元基于MIM電容型的CRLH-TL微帶漏波天線具有3.7GHz~5.9GHz的輻射頻段。此外,基于兩種CRLH-TL類型的微帶漏波天線均實(shí)現(xiàn)了寬邊輻射。3.在傳輸線單元中加載并聯(lián)電感,可構(gòu)造出介電常數(shù)為負(fù)的CRLH-TL單元。根據(jù)電磁波色散關(guān)系,得到單元諧振頻率和天線尺寸無關(guān)的特性,進(jìn)而設(shè)計(jì)出可雙頻工作的基于CRLH-TL諧振小天線。通過優(yōu)化饋電點(diǎn)的位置,獲得1.66GHz的最低工作頻率,物理尺寸僅為同頻率右手微帶天線的26%,具有小物理尺寸、低成本等特性。Ansoft HFSS仿真表明:天線低頻工作模式近似為微帶天線定向輻射,高頻工作模式類似半空間全向輻射。
[Abstract]:Left-handed material is a "double negative" electromagnetic material, its electric field vector. Magnetic field vector and wave vector conform to left-handed helical rule. Left-handed material in transmission line form: composite left-hand transmission line (. Composite Right/Left-Handed Transmission Line. Compared with traditional metal wire array and open resonant ring structure, CRLH-TLN can overcome high insertion loss and low bandwidth. It is not conducive to matching and other shortcomings. CRLH-TL in some specific frequency band unique electromagnetic wave propagation characteristics. CRLH-TL element is applied to the design of microstrip leaky wave antenna and resonant small antenna. The main work of this thesis is as follows: 1. The equivalent circuit model of CRLH-TL cell is obtained by transmission line theory. The feasibility of designing microstrip antenna with CRLH-TL element is analyzed theoretically. The Telegraph equation of CRLH-TL and the expression of traveling current and voltage are derived. The equivalent constitutive relation and so on. 2. The CRLH-TL cells based on interDigital capacitance and MIMM-Metal-Insulator-MetalMetal-based capacitors are designed respectively. The CRLH-TL cell is adjusted to the equilibrium state according to the dispersion curve. In order to realize the seamless transition of electromagnetic wave from left-handed to right-hand region, two types of CRLH-TL elements are used to design multi-element microstrip leaky wave antennas. The Ansoft HFSS simulation shows that the radiation frequency band of the CRLH-TL microstrip leaky wave antenna based on the cross finger capacitance is 5. 7GHz. The 20 unit CRLH-TL microstrip leaky wave antenna based on MIM capacitive type has 3.7GHz ~ 5.9GHz radiation band. Based on two kinds of CRLH-TL microstrip leaky wave antennas, the wide-edge radiation. 3. The parallel inductance is loaded in the transmission line unit. A CRLH-TL element with negative dielectric constant can be constructed. According to the dispersion relation of electromagnetic wave, the resonant frequency of the unit is independent of the size of the antenna. Furthermore, a dual-frequency resonant antenna based on CRLH-TL is designed. The lowest operating frequency of 1.66GHz is obtained by optimizing the position of feed point. The physical size is only 26 of the right-hand microstrip antenna of the same frequency and has a small physical size. Ansoft HFSS simulation shows that the low frequency mode of antenna is similar to the directional radiation of microstrip antenna, and the high frequency mode is similar to half space omnidirectional radiation.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN822

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