發(fā)布時間：2021-10-10 09:48

　　天線是電路中電流與空間電磁波相互轉(zhuǎn)換的換能器件,也是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分�，F(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展日新月異,同時也推動天線系統(tǒng)朝著高性能,多功能,智能化,低成本以及易于集成的方向發(fā)展。近年來,對于電磁超材料的研究亦受到越來越多的重視。超材料能夠突破傳統(tǒng)材料的電磁學特性,具有自然界已有材料所不具備的物理特性。三維超材料可以用具有同等特性的二維平面結(jié)構(gòu)來代替,也就是超表面（Metasurface,MTS）,應用于天線設計中,可為高性能天線的實現(xiàn)提供新思路。因此,具有重大的科學意義和廣闊的研究前景。論文基于超表面設計高性能天線,主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:1.設計了一款基于超表面的雙頻高增益天線。設計從一個簡單的頻段可調(diào)諧的單環(huán)縫隙天線出發(fā),首先在不改變第一頻段的前提下通過增加環(huán)縫枝節(jié)實現(xiàn)雙頻天線設計,其次增加超表面提高天線增益。最終所設計天線的雙頻實測帶寬分別為22.44%和11.71%,且峰值增益分別為8.74 dBi 和9.53 dBi。2.設計了一款基于超表面的孔徑耦合寬帶天線。設計從一個末端接有耦合縫隙的CPW饋電的傳統(tǒng)貼片天線出發(fā),首先采用均勻超表面代替?zhèn)鹘y(tǒng)貼片天線的輻射單... 

【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－２結(jié)構(gòu)示意圖：（ａ）貼片型ＦＳＳ（ｂ）孔徑型ＦＳＳ??

北京郵電大學工學碩士學位論文??構(gòu)成ＦＳＳ的基本單元結(jié)構(gòu)可簡單分為貼片（介質(zhì)）類型與孔徑（波導類型），如圖２－??２所示。當入射電磁波與ＦＳＳ工作頻率相同時，貼片型ＦＳＳ表現(xiàn)為空間帶阻濾波器，??反射系數(shù)為１，而孔徑型ＦＳＳ則表現(xiàn)為全透射特性，可用作空間帶通濾波器。在排除??介質(zhì)影響的前提下，兩種不同類型的ＦＳＳ對電磁波產(chǎn)生的作用是互補的，有著相反的??頻率響應曲線。??ＦＳＳ的特性主要由單元結(jié)構(gòu)，單元排布方式，介質(zhì)參數(shù)決定。對于由基本矩形單??元構(gòu)成的ＦＳＳ，其諧振頻率可表示為：??（２＿ｉ）??其中，厶為貼片單元本身的等效電感，ｇ為單元之間縫隙形成的等效電容。通過??計算單元本身的等效特性，可以近似得出ＦＳＳ諧振頻率�？梢酝ㄟ^設計不同的ＦＳＳ??單元結(jié)構(gòu)及排布方式

２．２基于超表面的雙頻高增益天線設計??２．２．１基于超表面的雙頻高增益天線結(jié)構(gòu)??本節(jié)提出的基于超表面的雙頻高增益天線結(jié)構(gòu)示意圖參見圖２－４，如圖２－４?（ｃ）??天線側(cè)視圖所示，天線由兩層厚度／？，間距心的襯底構(gòu)成，兩層介質(zhì)由空氣隔開，考??慮到超表面對于對稱性的要求，兩層襯底均設計為邊長等于Ｊ的正方形。第一層襯底??上表面加載共面波導饋電的雙環(huán)縫隙天線，如圖２－４?（ａ）所示，饋電線寬５？，對應的??縫隙寬度為第一枝節(jié)長、寬、縫隙寬度分別為ｈ，奶，，設置于襯底中心。??饋電線向上延伸加載長、寬、縫隙寬度分別為Ｚ２，?％，的第二枝節(jié)，其中，??第二枝節(jié)長度略大于第一枝節(jié)。采用ＣＰＷ饋電使縫隙天線與參考地面處于同一平面，??可以打破構(gòu)成諧振腔時對于初級源必須置于腔體內(nèi)部的限制。通過設計兩條環(huán)縫枝節(jié)??的臂長，使天線不僅能實現(xiàn)雙頻特性，且兩個諧振頻率均滿足超表面諧振條件，達到??同相位疊加


本文編號：3428140