新型双频微带天线设计及石墨烯天线研究

摘要

本课题通过结合主模为 TM11模式的圆盘以及工作模式为TM12模式的同心圆环微带天线的优点，提出了新型圆环与同心圆盘结合的工作于WLAN标准的2.45 GHz和5.3 GHz频段的双频微带贴片天线。但随着通信技术的发展，频谱资源变得十分珍贵。处于电磁学与光学交界处的太赫兹频段成为频谱资源的新贵，本文提出了基于石墨烯的新型太赫兹人工磁导体，并探讨其对天线的影响。
　　本课题的研究内容包括：
　　1，设计工作于WLAN标准圆环与同心圆盘双频段微带天线。考虑馈电端口的影响和边缘效应进行尺寸微调，提出了圆环与圆盘组合构建微带天线的修正公式，并通过HFSS仿真分析圆盘与高次模圆环的结合双频天线最大工作频率范围。
　　2，探讨改善工作于高次模式圆环天线带宽的方法。本文研究发现，采用传统的开U型槽和开E型槽方法均不能有效的提高天线带宽。提出了新型开旋转非对称双矩形槽的方法，2.45 GHz频段带宽增加近两倍，满足WLAN通信标准要求。
　　3，采用差分信号激励工作于TM12模式的圆环天线。差分激励高次模圆环与单端馈电圆盘构成混合模式双频天线，探究天线性能的变化。由于差分信号的引入，圆环天线的偶次模被抑制，圆环表面电流分布，减少交叉极化，方向图变得更加对称。在天线工作于高次模情况下差分端口的阻抗与单端馈电端口阻抗比例关系，和工作于低次模的规律保持一致，且天线回波损耗改善了近7 dB，其阻抗带宽也增加了近一倍。
　　4，探讨应用太赫兹波段基于石墨烯贴片型和网格型的新型人工磁导体结构，研究了工磁导体解析模型，并分析了其传输特性和反射特性。接下来研究了调节石墨烯电导率对该人工磁导体性能规律，探讨该AMC结构反射相位特性将随石墨烯表面电导率改变而变化，并与HFSS仿真结果验证分析，为THz波段可调性AMC的设计提供新思路。最后，探讨加载石墨烯太赫兹AMC对天线性能的影响，天线的增益提高一倍。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3论文研究创新性及主要工作

第二章 基本理论

2.1 天线基本电特性参数

2.2微带天线工作原理

2.3人工磁导体基本理论

2.4天线分析方法

2.5小结

第三章 新型圆环-圆盘双频微带天线设计

3.1 引言

3.2 双频微带天线的设计

3.3圆盘-圆环双频微带天线的设计

3.4 圆盘与圆环之间的相互影响

3.5圆环天线的频带展宽

3.6 双频天线仿真及测试结果

3.7 小结

第四章 差分激励圆环-单端馈电圆盘混合模式双频天线的设计

4.1 引言

4.2 混合模式双频微带天线的设计

4.3 混合模式双频天线的参数分析

4.4 混合模式双频天线仿真与测试结果

4.5 小结

第五章 基于石墨烯人工磁导体太赫兹天线研究

5.1 引言

5.2 石墨烯的电导率模型

5.3基于石墨烯的人工磁导体

5.4 加载基于石墨烯人工磁导体偶极子天线

5.5 小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果