基于超表面的可重構(gòu)微帶天線的研究.pdf

1、本研究生畢業(yè)設計主要研究超表面在改變微帶天線相關(guān)電性能方面的應用。
　　超表面是近年來在電磁材料領(lǐng)域一個相對熱門的話題，簡單理解超表面就是二維結(jié)構(gòu)的超材料。人工制作的金屬單元的排布可以產(chǎn)生特殊的電磁特性，這種排布可以是周期的也可以是非周期的。同樣，重復的單元可能是相同的結(jié)構(gòu)，也可能是相近的結(jié)構(gòu)。理論上，這種設計能夠?qū)崿F(xiàn)材料結(jié)構(gòu)本構(gòu)關(guān)系的任意取值，而特殊結(jié)構(gòu)具有的特殊本構(gòu)關(guān)系往往能夠卓有成效的改善天線的電性能。因為天線的各種基本參數(shù)

2、指標都與相應材料的本構(gòu)關(guān)系密切相關(guān)。
　　本文中一共涉及了四種超表面，兩種用來和微帶天線聯(lián)合使用，實現(xiàn)極化可重構(gòu)，分別是切角矩形超表面和柳葉結(jié)構(gòu)超表面。另外兩種超表面分別是柵格結(jié)構(gòu)超表面和魚鱗結(jié)構(gòu)超表面，這兩種結(jié)構(gòu)的超表面能夠?qū)崿F(xiàn)頻帶可重構(gòu)。
　　文章首先論述頻帶可重構(gòu)超表面和相關(guān)微帶天線的設計。文中的柵格結(jié)構(gòu)超表面能夠?qū)崿F(xiàn)頻帶可重構(gòu)，但是某一固定角度的諧振帶寬很窄，約為100MHz。在頻帶可重構(gòu)過程中，不能實現(xiàn)1GHz帶寬

3、的要求，為此提出另外一種魚鱗結(jié)構(gòu)頻帶可重構(gòu)超表面模型，此模型以半圓環(huán)金屬單元周期排布形成，單一角度天線帶寬能夠達到300MHz，通過機械旋轉(zhuǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)微帶天線在4.6GHz-5.6GHz范圍S11＜-10dB，拓寬了微帶天線的通頻帶?？芍貥?gòu)帶寬達到19％以上，相對于1％的典型微帶天線帶寬有顯著提高。此部分中，我們利用散射參數(shù)法對超表面實現(xiàn)頻帶可重構(gòu)的原理進行驗證。分別用各向同性和各向異性兩種模型去等效超表面對微帶天線的影響。驗證結(jié)果和仿真

4、結(jié)果具有很好的一致性。
　　不僅如此，文章對應用超表面實現(xiàn)微帶天線的極化可重構(gòu)也進行了相關(guān)研究。文中提到的切角矩形切角超表面參考了已有模型，并對參數(shù)進行調(diào)整，使天線的極化中心頻點在3.4GHz，阻抗帶寬達到26％。在3.3GHz-3.5GHz范圍內(nèi)實現(xiàn)左旋圓極化到線極化到右旋圓極化之間的極化轉(zhuǎn)變，相應的軸比小于6dB，滿足工程上對圓極化的要求。并且增益達到7dBi，方向圖穩(wěn)定。同時為了適應衛(wèi)星通信下行頻段的要求，另外設計了一種柳葉