人工磁導體材料在低剖面天線設(shè)計中的應用研究.pdf

1、伴隨著超材料（Metamaterials）研究的快速發(fā)展，利用各種人工電磁結(jié)構(gòu)的非常規(guī)電磁參數(shù)對傳統(tǒng)電磁器件的進行改進設(shè)計得到了工業(yè)界和學術(shù)界的廣泛關(guān)注。另一方面，無線終端設(shè)備的體積越來越小，這對終端設(shè)備中的天線的提出了更加苛刻的要求，天線的小型化設(shè)計越來越成為設(shè)計者關(guān)心的重點問題。本文針對傳統(tǒng)天線剖面過高的問題，利用人工磁導體材料（AMC）在特定頻率范圍內(nèi)所具有的零反射相位特性，提出了幾種具有低剖面特性的的小型化寬頻帶天線設(shè)計方案。<

2、br>　　首先，針對平面準八木天線放置于金屬表面時由于鏡像原理導致的阻抗失配問題，利用AMC結(jié)構(gòu)的零反射相位特性，設(shè)計了一種低剖面寬帶平面準八木天線。通過在準八木天線的輻射體下方引入AMC結(jié)構(gòu)，抵消了由于鏡像原理導致的阻抗失配，通過選用合適的介質(zhì)基板以及天線尺寸，在獲取低剖面的同時，在較寬的頻率范圍內(nèi)獲得了較好的阻抗匹配特性。為了驗證設(shè)計，對天線的實物進行了加工測試。測試結(jié)果表明，該天線能夠工作在8.8–10.48 GHz，剖面低至0.

3、14λg（λg為中心頻率對應介質(zhì)波長）。同時，在整個工作頻帶內(nèi)，該天線具有37°到47°之間的波束上傾角。
　　其次，針對傳統(tǒng)雙極化基站天線設(shè)計中天線單元剖面過高的問題，采用AMC結(jié)構(gòu)作為雙極化天線的地板，對天線的剖面進行了大幅度的降低，所設(shè)計的低剖面基站天線的剖面僅僅為傳統(tǒng)的雙極化基站天線剖面的一半。同時，方形AMC結(jié)構(gòu)在幾何外形上的對稱性，保證了其在低剖面雙極化天線中的優(yōu)良性能。利用仿真軟件對所設(shè)計的天線的結(jié)構(gòu)尺寸的進行了優(yōu)化

4、，使得天線可以在較寬的頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)良好的阻抗匹配特性，最終對天線實物進行了加工測試。實驗結(jié)果表明，本文所提出的雙極化天線能夠在實現(xiàn)寬帶工作特性（2.12–2.77 GHz），天線的端口隔離度達到-35dB，天線的后向輻射得到一定的抑制，與普通雙極化天線相比，波瓣前后比提高9dB。
　　最后，針對傳統(tǒng)的AMC結(jié)構(gòu)的帶寬和小型化之間的矛盾，在缺陷地AMC結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了互補型 AMC結(jié)構(gòu)單元。與缺陷地 AMC結(jié)構(gòu)相比，互補型AM