加载超材料的多频段微带天线设计

摘要

超材料（Metamaterials）是一种具有特殊物理性质的人工复合结构，近年来在微波天线领域得到了广泛的应用。微带天线由于质量轻、体积小、易集成等优点，一直是研究的热门课题。将超材料结构加载在微带天线结构上，可以根据设计的超材料的性质来实现不同的功能，如：实现天线的小型化、多频段、高增益和超宽带等。
　　本研究主要内容包括：⑴对微带天线和超材料的研究意义和研究现状进行了详细说明，重点介绍了微带天线的基本理论和超材料结构单元的相对磁导率、相对介电常数的提取方法。⑵根据微带天线的理论知识，设计了两款工作在1.268GHz和1.575GHz频段的单频天线；并且设计了一款具有磁负特性的双重开口谐振环（DSRR）超材料结构单元，对1.575GHz的单频天线加载此结构单元，可以使天线工作在1.268GHz和1.575GHz。两款单频天线均加工了实物并且进行了测量和调试。⑶设计了两款多频段天线。均是对单频天线加载不同数量的超材料结构单元，进而实现天线多频段。第一款天线是对工作在2.5GHz的印刷偶极子天线加载四个双负特性的超材料结构单元，最后天线工作在2.05GHz和4.21GHz；第二款天线是对工作在4.18GHz单极子天线的辐射贴片左右分别加载一个磁负特性的超材料结构单元，最后天线工作在2.1GHz、3.1GHz和4.2GHz。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 超材料在微带天线中的应用

1.4 天线的求解过程

1.5论文的主要工作和安排

2 微带天线的基本理论以及分析方法

2.1 微带天线基本理论

2.2 微带天线的基本电参数

2.3 微带天线的馈电方法

2.4 本章小结

3 超材料理论

3.1 超材料简介及数值计算模型

3.2 超材料等效介电常数εeff和等效磁导率μef

3.3 超材料结构单元参数提取方法

3.4 本章小结

4 加载超材料的卫星导航天线设计

4.1 微带天线的理论设

4.2 单频天线的设计

4.3 超材料结构单元的设计与仿真

4.4 加载超材料的双频天线设计

4.5 本章小结

5 超材料实现多频段微带天线的设计与分析

5.1 天线多频段实现方法

5.2 加载超材料的双频偶极子天线的设计

5.3 加载超材料的多频天线的设计

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献