發(fā)布時間：2018-08-27 18:59

【摘要】：左手材料指一類人工制作的復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料,它具有天然材料不具備的電磁特性,在一定的頻段下同時具有負介電常數(shù)和負磁導(dǎo)率的材料。利用左手材料的這一特性,我們將其應(yīng)用到天線設(shè)計中,可以提高天線的某些特性,比如天線小型化、多頻、寬帶、增益等,滿足雷達、通信系統(tǒng)對天線越來越多的要求。本文主要研究左手材料在天線中的應(yīng)用。首先,研究了左手材料的實現(xiàn)方法。通過研究開口諧振環(huán)(Split Ring Resonator,SRR)和螺旋諧振器(Spiral Resonator,SR)結(jié)構(gòu),驗證了左手材料結(jié)構(gòu)具有負介電常數(shù)和負磁導(dǎo)率的特性,并且研究了影響SRR和SR單元左手材料的特性參數(shù),為左手材料在天線中應(yīng)用提供了設(shè)計基礎(chǔ)。接著,本文采用加載的方法,設(shè)計了一種小型化雙頻天線。采用電小環(huán)天線作為輻射天線,在電小環(huán)天線上加載磁諧振左手材料結(jié)構(gòu)SR和無源諧振LC結(jié)構(gòu),同時實現(xiàn)了天線在0.64GHz和2.56GHz處工作,反射系數(shù)分別為-25dB和-38dB。在諧振頻率2.56GHz處,天線尺寸為0.3?;在諧振頻率0.65GHz處,天線尺寸僅為0.07?,實現(xiàn)了亞波長天線。天線加工后,進行了實物測試,各項測試數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)吻合較好。因此,加載左手材料可以使天線匹配更好,并且實現(xiàn)小型化設(shè)計。其次,本文采用加載左手材料覆層結(jié)構(gòu)的方法,設(shè)計了兩種高增益微帶天線:SR覆層微帶天線和SRR覆層微帶天線。加載覆層結(jié)構(gòu)后,微帶天線的諧振頻率和帶寬基本保持不變。相比于普通微帶天線,加載SR覆層后,微帶天線的增益從6.9dB增大到8.8dB,半功率寬度減小18°;加載SRR覆層后,微帶天線的增益從6.9dB增大到9.5dB,半功率寬度減小28°。說明了加載左手材料覆層能夠明顯提高天線的增益,減小半功率寬度,驗證了本文中的左手材料覆層具有匯聚電磁波的作用。最后,對全文的研究內(nèi)容做了概括和總結(jié),并提出了下一步的研究方向。
[Abstract]:Left-handed materials refer to a class of artificial composite structures or composite materials which have electromagnetic properties which are not possessed by natural materials and have negative permittivity and negative permeability at a certain frequency range. Using this characteristic of left-handed material, we apply it to antenna design, which can improve some characteristics of antenna, such as antenna miniaturization, multi-frequency, wideband, gain and so on, which can meet more and more requirements of radar and communication system. This paper focuses on the application of left-handed materials in antenna. Firstly, the realization method of left-handed material is studied. By studying the open resonant ring (Split Ring Resonator,SRR) and the helical resonator (Spiral Resonator,SR) structure, the properties of the left-handed structure with negative permittivity and negative permeability are verified, and the characteristic parameters affecting the left-handed material of the SRR and SR elements are studied. It provides a design basis for the application of left-handed materials in antenna. Then, a miniaturized dual-frequency antenna is designed by loading method. An electric small ring antenna is used as a radiation antenna. The magnetically resonant left-handed structure SR and the passive resonant LC structure are loaded on the electric small ring antenna. At the same time, the antenna works at 0.64GHz and 2.56GHz with reflection coefficients of -25dB and -38dB, respectively. At the resonant frequency 2.56GHz, the antenna size is 0.3g and at the resonant frequency 0.65GHz, the antenna size is only 0.07m, and the sub-wavelength antenna is realized. After processing the antenna, the test data are in good agreement with the simulation data. Therefore, loading the left-handed material can make the antenna match better and realize the miniaturization design. Secondly, two kinds of high gain microstrip antenna: SR cladding antenna and SRR cladding microstrip antenna are designed by using the method of loading left-handed material cladding structure. After loading the cladding structure, the resonant frequency and bandwidth of the microstrip antenna remain basically unchanged. Compared with the conventional microstrip antenna, the gain of the microstrip antenna increases from 6.9dB to 8.8 dB and the half-power width decreases by 18 擄after loading the SR coating, and the gain of the microstrip antenna increases from 6.9dB to 9.5 dB and the half-power width decreases by 28 擄after the SRR coating is loaded. It is shown that the left-handed material coating can obviously increase the antenna gain and reduce the half-power width. It is proved that the left-handed material coating has the function of converging electromagnetic wave. Finally, the research content is summarized and summarized, and the next research direction is proposed.
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN822

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 林福明;;左手材料在信息傳播中的應(yīng)用研究綜述[J];信息通信;2013年10期

2 胡更開,周蕭明,蔡小兵,陽茜;左手材料[J];科技導(dǎo)報;2005年08期

3 田秀勞;;左手材料的奇異特性[J];西安郵電學(xué)院學(xué)報;2006年03期

4 張永剛;;左手材料理論及其應(yīng)用[J];電子技術(shù);2008年12期

5 陳亮;梁昌洪;梁樂;張麗靜;;非線性左手材料中的三波耦合[J];紅外與毫米波學(xué)報;2008年04期

6 鄧蘇南;李理;;左手材料漫談[J];現(xiàn)代物理知識;2008年05期

7 陳亮;梁昌洪;朱誠;;非線性左手材料中的背向參量放大[J];電波科學(xué)學(xué)報;2009年02期

8 劉崢;曹建偉;耿友林;;左手材料電磁散射特性的仿真研究[J];電子器件;2011年02期

9 李文強;曹祥玉;高軍;姚旭;劉濤;;一種斜三角開口對環(huán)結(jié)構(gòu)的雙頻段左手材料[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報;2012年04期

10 李海雄;;左手材料的研究概述[J];電子世界;2013年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 杜春光;陳紅藝;李師群;;量子左手材料及其表面等離子體激元[A];第十三屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會論文摘要集[C];2008年

2 蔡小兵;周瀟明;胡更開;;鐵氧體和銅線構(gòu)造左手材料的數(shù)值分析[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

3 曾小東;于明章;羊亞平;;左手材料對原子的自發(fā)輻射譜的影響[A];第十四屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會報告摘要集[C];2010年

4 吳俊芳;;左手材料的色散研究[A];2013年（第五屆）西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2013年

5 王連勝;夏冬艷;汪源;宋書建;;微波段雪花狀左手材料的對稱性破缺效應(yīng)[A];2011中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集（第一卷）[C];2011年

6 陳紅藝;杜春光;李師群;;左手材料中原子的自發(fā)輻射[A];第十二屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2006年

7 趙曉鵬;趙乾;羅春榮;康雷;張富利;;左手材料中的缺陷效應(yīng)[A];2004年中國材料研討會論文摘要集[C];2004年

8 李瑋祥;;左手材料的電磁特性及其基礎(chǔ)應(yīng)用研究[A];第24屆全國煤礦自動化與信息化學(xué)術(shù)會議暨第6屆中國煤礦信息化與自動化高層論壇論文集[C];2014年

9 蔡小兵;胡更開;;拍形磁共振結(jié)構(gòu)組成的左手材料[A];北京力學(xué)學(xué)會第12屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2006年

10 楊晨;張洪欣;王海俠;許媛媛;徐楠;呂英華;;對稱鏡框型左手單元結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真[A];電波科學(xué)學(xué)報[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張高明;左手材料光學(xué)性能研究[D];湖南大學(xué);2006年

2 王成;單軸各向異性左手材料的特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

3 王海俠;新型左手電磁材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

4 杜秋姣;太赫茲波段多通帶左手材料的數(shù)值研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 王瑞;左手材料電磁特性與時域有限差分算法研究[D];武漢大學(xué);2010年

6 林振;不同媒質(zhì)模型左手材料的時域FDTD分析及方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

7 陳紅藝;SQUID左手材料特性及各向異性左手材料性質(zhì)研究[D];清華大學(xué);2008年

8 龔建強;左手材料的構(gòu)造及其在微波工程中的應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

9 程登木;新型中紅外超材料設(shè)計及其電磁性能研究[D];電子科技大學(xué);2013年

10 孫海;有限元法在復(fù)雜傳輸線計算中的應(yīng)用—加載右或左手材料的鰭線和微屏蔽線的特性研究[D];蘭州大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張蒙;左手材料在射頻微波器件中的應(yīng)用[D];江西師范大學(xué);2015年

2 董懷景;左手材料的電磁仿真與實驗驗證[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

3 方超;左手材料與周期性電磁材料的研究與應(yīng)用[D];南京郵電大學(xué);2015年

4 趙呈昊;共形時域有限差分方法在電磁分析中的應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2016年

5 鄒宇鋒;左手材料在基站天線設(shè)計中的應(yīng)用研究[D];云南大學(xué);2016年

6 李軍偉;基于電容耦合左手材料的新型多頻小型化微帶天線設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2016年

7 王瑞琪;材料手性特征與電磁波折射性質(zhì)研究[D];南京郵電大學(xué);2016年

8 張芳;雙通帶左手材料的研究及設(shè)計[D];江西師范大學(xué);2016年

9 張治中;基于左手材料的新型天線研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

10 王瑩;基于左手材料和光子帶隙結(jié)構(gòu)的微帶天線設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2015年

，

本文編號：2208150