基于新型超材料結(jié)構(gòu)的微帶陣列發(fā)射天線的研究.pdf

1、在無線電力傳輸?shù)亩喾N方式中，微波式無線電力傳輸與磁諧振式和磁耦合式相比，憑借其傳輸距離遠(yuǎn)、功率大等優(yōu)勢(shì)而具有較高的研究?jī)r(jià)值。由 Friss公式可知，如果微波無線電力傳輸?shù)陌l(fā)射天線具有高增益、低旁瓣、高方向性的性質(zhì)時(shí)，其將能夠有效的改善整個(gè)無線電力傳輸系統(tǒng)的傳輸效率。微帶天線因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工制造從而成為微波無線電力傳輸系統(tǒng)的良好選擇。但是單獨(dú)的微帶天線其增益低、旁瓣高、方向性較差，所以本文提出由微帶天線作為單元結(jié)構(gòu)構(gòu)造成微帶陣列天

2、線，以此來改善微帶天線的缺陷。此外本文還在傳統(tǒng)的微帶矩形天線基礎(chǔ)上，提出了帶缺口微帶天線來進(jìn)行增益和方向性的提高。同時(shí)近年來眾多學(xué)者還提出了電磁超材料在無線電力傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)此本文提出了設(shè)計(jì)新型的“工”字型超材料作為微帶陣列天線的覆層，從而將超材料和陣列天線同時(shí)應(yīng)用于微波式無線電力傳輸系統(tǒng)中。全文主要完成以下工作：
　　1、對(duì)無線電力傳輸?shù)难芯勘尘凹艾F(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要說明，并同時(shí)介紹了微帶天線，微帶陣列天線的研究現(xiàn)狀，以及對(duì)超材料

3、和其在無線電力傳輸中的發(fā)展方向進(jìn)行了介紹。
　　2、詳細(xì)介紹了天線的基本理論和天線的部分特性參數(shù)，同時(shí)介紹了陣列天線的兩個(gè)常用理論。此外，對(duì)超材料的理論進(jìn)行了闡述和分析，并介紹了超材料的基本性質(zhì)。
　　3、利用傳輸線模型對(duì)微帶天線進(jìn)行了分析。然后利用Ansoft HFSS軟件構(gòu)造帶缺口微帶天線，并同時(shí)對(duì)能夠影響該帶缺口微帶天線性能的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化以及對(duì)比分析。同時(shí)基于所設(shè)計(jì)的帶缺口微帶天線模型進(jìn)行微帶陣列發(fā)射天線的設(shè)計(jì)。

4、此外在完成仿真后，與傳統(tǒng)的微帶陣列發(fā)射天線進(jìn)行二維方向性和三維增益的對(duì)比分析。
　　4、引入傳統(tǒng)的垂直入射型超材料漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及傳統(tǒng)的工字型結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行分析，同時(shí)引入了反演理論。然后基于傳統(tǒng)工字型超材料結(jié)構(gòu)提出了新型“工”字型超材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并仿真驗(yàn)證了其作為覆層對(duì)帶缺口微帶陣列發(fā)射天線的增益和方向性的改善。
　　5、利用AUTO CAD軟件，繪制帶缺口的微帶陣列發(fā)射天線以及新型的“工”字型超材料結(jié)構(gòu)，并在加工商處將其加