左手材料微带天线的研究

论文摘要

本文研究了左手材料在微带天线中的应用,设计出新型的左手材料微带天线。本文进行了如下几方面的研究:1、依据左手材料结构和微带单贴片天线的基本原理,研究了单贴片天线的辐射特性,馈电形式和匹配特性。2、设计了特定频段的左手结构,讨论了变形开口谐振环的开口宽度、单元间距、内外环间距以及环数量对左手频段的影响。3、将左手材料应用在微带天线中,分别设计了基底加载左手材料和覆层加载左手材料的矩形微带天线。仿真结果表明,基底加载左手材料可使天线的物理尺寸明显减小,突破了半波尺寸的限制;覆层加载左手材料可使天线的方向性得到明显改善。4、设计了左手材料共形微带天线及左手材料共形光子晶体微带天线,并与传统的天线作对比分析。5、依据微带贴片天线阵设计的基本原理,研究了阻抗匹配网络的设计方法,设计了左手材料共形阵列天线及共形光子晶体阵列天线,并和传统的阵列天线比较分析,结果表明左手材料在共形阵列天线中可以提高天线的增益特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 左手材料研究状况及发展
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 左手材料实现的理论依据及电磁特性
• 2.1 左手材料简介
• 2.2 左手材料实现的理论依据
• 2.2.1 负有效介电常数
• 2.2.2 负有效磁导率
• 2.3 左手材料的电磁特性
• 2.3.1 负折射现象
• 2.3.2 逆Doppler 效应
• 2.3.3 反常Cherenkov 效应
• 2.3.4 完美透镜效应
• 2.4 左手材料的应用及展望
• 2.5 本章小结
• 第三章 左手结构的实现
• 3.1 S 参数提取法介绍
• 3.2 变形开口谐振环（DSRRs）模型建立及左手特性的实现
• 3.2.1 二维DSRRs 模型的构造
• 3.2.2 DSRRs 左手特性的实现
• 3.3 几何参数对DSRRs 特性的影响
• 3.3.1 开口宽度对DSRRs 左手特性的影响
• 3.3.2 单元间距对DSRRs 左手特性的影响
• 3.3.3 内外环间距对DSRRs 左手特性的影响
• 3.3.4 环数量对DSRRs 左手特性的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 左手结构矩形微带天线的仿真计算
• 4.1 仿真软件Ansoft HFSS 简介
• 4.2 微带天线的基本理论
• 4.2.1 微带天线的辐射原理
• 4.2.2 微带天线的分析方法
• 4.2.3 微带天线的馈电方式
• 4.3 基底加载DSRRs 矩形天线的仿真计算
• 4.3.1 矩形天线参数计算与结果分析
• 4.3.2 基底加载DSRRs 对矩形天线性能的影响
• 4.3.3 对基底加载DSRRs 矩形天线的改进
• 4.4 基底和覆层同时加载左手材料天线的设计
• 4.5 左手材料共形微带天线的设计
• 4.6 左手材料共形PBG 结构微带天线的设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 左手结构阵列天线的仿真计算
• 5.1 微带阵列天线基本原理
• 5.1.1 线阵辐射特性
• 5.1.2 平面阵辐射特性
• 5.2 左手材料共形微带天线阵的设计
• 5.2.1 天线阵元间的耦合
• 5.2.2 微带阵列天线的馈电
• 5.2.3 微带阵列天线的阻抗匹配
• 5.2.4 四贴片微带阵列天线的仿真
• 5.2.5 左手材料共形微带天线阵的设计
• 5.3 左手材料共形PBG 结构微带天线阵的设计
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间研究成果