论文部分内容阅读
新型人工电磁材料由特定几何形状的亚波长单元周期或非周期排列所构成,其媒质特性取决于基本单元结构及单元空间排列方式,对电磁波具有超常的调控能力。将其与传统天线结合进行超材料天线的设计,不仅丰富了天线类型,更为突破天线在发展中遇到的瓶颈提供了新的思路,进一步推动着无线通信技术的发展。本文对新型人工电磁材料在天线设计中的应用进行了研究,包括使用超表面取代紧耦合阵列天线的宽角匹配层、超表面与紧耦合阵列天线结合实现线极化到圆极化的转换,主要内容和研究成果如下:1.设计了一款双层透射型线极化转圆极化超表面,双层的金属结构分布在介质板的上下面,当一束线极化波入射到超表面上,超表面的极化转换率在12GHz到18.5GHz频段范围内达到90%的高效转换,3dB轴比带宽为11.8GHz到18.6GHz。同时对该极化转换超表面进行了理论分析。设计的模型制作了实物,测试结果与仿真数据吻合良好。2.使用超表面结构取代紧耦合阵列上方的介质匹配层,利用等效传输线原理对其分析。在此基础上,设计了开口谐振环超表面紧耦合天线,仿真结果表明:和传统带有宽角匹配层的紧耦合天线一样,具有良好的宽带宽角特性。3.设计了一款紧耦合阵列天线,再结合极化转换超表面设计了两款工作在不同频段的圆极化阵列天线。第一款圆极化天线是通过紧耦合阵列天线结合口径耦合型超表面来实现的,天线阻抗带宽达到34.8%(VSWR<2),3dB轴比带宽为5.45GHz~5.95GHz。第二款圆极化天线是通过紧耦合阵列天线结合透射型极化转换超表面来实现的,天线阻抗带宽为55.4%(VSWR<2),3dB轴比带宽为12.5GHz~15.2GHz,两款天线都具有良好的宽角圆极化特性。