電磁超介質(zhì)特性及其在PIFA天線中的應(yīng)用.pdf

1、電磁超介質(zhì)是指某種與自然介質(zhì)物理特性迥然不同的人工復(fù)合材料。近幾年,隨著技術(shù)的進步,電磁超介質(zhì)在國內(nèi)外迅速成為物理學(xué)和電磁學(xué)的研究熱點。電磁超介質(zhì)的研究成為電磁學(xué)理論史上的重要事件,為經(jīng)典電磁理論開辟了新空間,其獨特的性質(zhì)也促進了新的應(yīng)用和發(fā)展。而PIFA天線作為一種廣泛應(yīng)用于移動終端的天線,在無線通信中的扮演著重要的角色。本文將電磁場超介質(zhì)的獨特性質(zhì)應(yīng)用于PIFA天線中,提高天線的性能以滿足無線通信要求。
　　 本文主要研究了

2、電磁超介質(zhì)中的兩種類型:微波光子晶體和左手材料。首先簡單介紹了光子晶體、左手材料和PIFA天線的相關(guān)理論和基本特性。然后設(shè)計和研究了單平面緊湊型微波光子晶體(UC-EBG)和開口諧振環(huán)(SRR)型左手材料這兩種基本結(jié)構(gòu)的電磁特性。最后將電磁超介質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于三種不同類型的PIFA天線中,結(jié)果表明,文中所設(shè)計的微波光子晶體和左手材料,可以增大天線的帶寬、改善天線的阻抗匹配、提高天線的方向性和輻射增益。論文主要的工作及創(chuàng)新點包括以下幾個方面:

3、
　　 (1)設(shè)計了一款新穎的UC-EBG結(jié)構(gòu)。應(yīng)用微帶懸置線法構(gòu)建仿真模型,通過仿真結(jié)果來分析其電磁特性。UC-EBG結(jié)構(gòu)作為一種新的諧振型微波光子晶體,在一定頻段表現(xiàn)為具有同相發(fā)射特性,而這種特性用于天線中就可以降低天線的高度,制作低剖面天線。
　　 (2)設(shè)計了一種單平面緊湊型微波光子晶體PIFA天線。將已經(jīng)設(shè)計的UC-EBG結(jié)構(gòu)加載到雙頻U型縫隙PIFA天線中,利用UC-EBG結(jié)構(gòu)在頻段內(nèi)呈現(xiàn)出的理想磁導(dǎo)體的同相

4、反射特性,實現(xiàn)了低剖面天線的低回波損耗、寬帶特性。
　　 (3)設(shè)計了一種接地板缺陷型微波光子晶體(DGS-EBG)PIFA天線。對加入DGS-EBG結(jié)構(gòu)前后的PIFA天線的性能做了比較,并分析改變DGS-EBG結(jié)構(gòu)周期尺寸和天線高度對天線性能的影響。利用光子晶體的禁帶,將DGS-EBG結(jié)構(gòu)加入PIFA天線中,抑制了由于貼片輻射而在基底中激勵的表面波,從而改善天線的性能。
　　 (4)分析了SRR型左手材料的電磁特性。應(yīng)

5、用表面波透射法構(gòu)建仿真模型,通過NRW方法提取SRR型左手材料結(jié)構(gòu)的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率,分析其呈現(xiàn)雙負(fù)特性的頻帶。通過改變SRR型左手材料的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù),研究其對電磁影響的規(guī)律。
　　 (5)設(shè)計了一種SRR型左手材料PIFA天線。將交叉結(jié)構(gòu)的SRR型左手材料加載到三頻PIFA.天線中,實現(xiàn)了天線的小型化、高指向性、多頻段。通過仿真分析,天線的尺寸有一定的減少,帶寬明顯增加,回波損耗明顯降低,在某些頻段內(nèi)呈現(xiàn)后向輻射的特性,在