電磁超介質(zhì)在天線及微波電路中的應(yīng)用.pdf

1、電磁超介質(zhì)(Metamaterials)是通過在傳統(tǒng)的媒質(zhì)材料中嵌入某種幾何結(jié)構(gòu)的單元，構(gòu)造出自然媒質(zhì)不具有的新型電磁特性的人工材料，是具有天然媒質(zhì)所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)的電磁材料。電磁超介質(zhì)的特殊性質(zhì)使它在高指向性天線、超寬頻帶濾波器、電磁波隱形、頻率選擇表面和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文以電磁超介質(zhì)的概念作為切入點，通過理論分析和仿真驗證相結(jié)合的方法，重點對人工電磁超介質(zhì)材料中的左手材料和電磁

2、帶隙結(jié)構(gòu)(EBG)兩類超介質(zhì)材料的人工構(gòu)造方法以及工程應(yīng)用進(jìn)行了研究。作者的主要工作和成果概括為：設(shè)計和分析了基于左手材料的微帶天線。提出了了互補(bǔ)諧振環(huán)形異向介質(zhì)單元加載的微帶天線的設(shè)計，實驗證明加載異向介質(zhì)后的微帶天線，可以明顯提高天線的輻射性能，并實現(xiàn)天線的小型化。設(shè)計了基于復(fù)合左/右手傳輸線的新型雙頻微帶貼片天線和新型帶通濾波器，從等效電路模型出發(fā)分析左/右手復(fù)合傳輸線模型，貼片天線仿真證明能夠改善天線的方向性和輻射性能并且使天線

3、小型化?；趶?fù)合左/右手傳輸線的帶通濾波器的仿真實驗證明可以使用緊湊型的平面結(jié)構(gòu)，使微波器件尺寸不再受半波長的限制，并使用改進(jìn)的設(shè)計克服了復(fù)合左/右手傳輸線的帶通濾波器的帶外噪聲的缺陷。以電磁帶隙結(jié)構(gòu)的電源平面設(shè)計用于抑制同步開關(guān)噪聲(SSN)為主要目標(biāo)，設(shè)計了諧振半環(huán)型EBG單元結(jié)構(gòu)電源平面、有縫隙的諧振環(huán)型EBG單元結(jié)構(gòu)電源平面和諧振環(huán)與半環(huán)的嵌套結(jié)構(gòu)EBG單元結(jié)構(gòu)電源平面。實驗結(jié)果顯示三種不同類型的環(huán)結(jié)構(gòu)的EBG平面，都表現(xiàn)出了非

4、常好的全方向帶阻特性，在阻帶寬度和抑制噪聲能力方面有所不同，適應(yīng)不同要求，對抑制以地彈噪聲為主的SSN效果良好，有非常好的應(yīng)用前景。其中以有狹縫的諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，在無論帶寬還是平穩(wěn)抑制噪聲的強(qiáng)度等特性上都表現(xiàn)得更加良好。設(shè)計了兩款平面智能天線，通過使用最小均方(LMS)算法對智能天線陣列的仿真，提出了平面智能天線陣列模型的構(gòu)建方法。LMS算法的收斂性與步長μ關(guān)系密切，通過實驗找到和陣列相匹配的步長因子。同時還通過實驗研究了入射信號方向以及陣