论文部分内容阅读
左手材料是一种介电常数和磁导率在一定的电磁波频段内同时为负的新型人工材料。由于其对入射电磁波具有吸收特性,将这一特性应用于微带天线可以有效地抑制微带天线工作时所激发的表面波和馈电网络产生的寄生辐射,从而提高天线的辐射效率改善其性能。如今随着无线通信技术的快速发展,高性能的无线通信终端设备备受关注,而微带天线作为其中的重要部件之一,研究和设计基于左手材料结构的高性能微带天线自然具有了重要意义。本文先简要地介绍了本课题的研究背景及意义,分析了左手材料以及基于左手材料结构的微带天线的研究现状。然后提出了两种新型的左手材料,这两种材料在电磁波平行入射和垂直入射的情况下,都能实现双频带的左手特性。最后对第一种新型的左手材料在微带天线中的应用进行了分析和设计。本文的主要工作和成果如下:(1)提出了两种新型结构的左手材料。一种是由介质基板和放置在基板两侧的两个Z形金属面构成,该结构采用多个磁谐振与多个电谐振相结合能够实现多频带的左手特性原理组成。仿真与测试结果显示,该结构单元在电磁波平行入射时,在7.1-7.4GHz和8.0-8.3GHz这两个频段内实现了双频带左手特性;垂直入射时,在6.8-7.2GHz、8.7-9.1GHz与11.6-12GHz之间产生了三个负折射率频段。另一种是基于双M形开口结构的双入射型双频带左手材料。仿真结果表明,水平入射时,该结构在8.2GHz与9.8GHz两频段附近形成了明显的左手通带;垂直入射时,在6.9GHz和8.3GHz附近频段具有等效折射率为负的双频带左手特性。(2)根据前一章所提出的Z形左手材料结构,将其应用到微带天线上从而改善其性能。仿真结果显示,左手材料应用到双频带微带天线上作为其覆盖层时,微带天线在7.1GHz和8.8GHz中心频率处的增益分别提高了 2.0dB和2.2dB,带宽分别增加了 240MHz和170MHz,方向图更好。将负磁导率材料加载到微带天线的基底中,该微带天线在8.2GHz频段处的增益提高了 1.5dB,定向性更好,辐射效率更高。本文所提出的左手材料以及左手材料结构在微带天线中的应用与设计均采用CST软件进行建模仿真。本文所提出的左手材料同时在频带数和入射角度上进行了扩展,结构简单、制作加工较易;提出的左手材料在微带天线中的应用,使得微带天线的增益、带宽以及方向性等性能得到了明显的提高和改善。