加載電磁超表面的貼片天線研究與設(shè)計(jì).pdf

1、歷經(jīng)了130年的發(fā)展歷史，天線家族如今已日趨完善和壯大，不同種類的天線已經(jīng)在各領(lǐng)域中發(fā)揮著舉足輕重的作用。現(xiàn)如今，電磁超材料作為電磁學(xué)領(lǐng)域最熱門的研究課題，其最重要和最具有前景的工程應(yīng)用之一就是天線的設(shè)計(jì)。電磁超材料因其超越自然材料屬性的特性，為天線的發(fā)展注入了新鮮血液，打破了傳統(tǒng)材料天線中許多約定俗成的規(guī)則，天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加靈活多樣，各項(xiàng)性能指標(biāo)也越來越高。超表面作為超材料領(lǐng)域的新興發(fā)展方向，同樣在天線設(shè)計(jì)上有著無限的潛力。本文主要

2、設(shè)計(jì)了兩款加載超表面的高性能天線，并針對(duì)其做了以下研究:
　　本文結(jié)合均勻型和梯度型超表面的特點(diǎn)，分別將兩種超表面應(yīng)用在了可穿戴式天線和高增益天線的設(shè)計(jì)中。穿戴式天線需要天線具有較低電磁波吸收率，往往需要在天線后方加上反射背腔，而傳統(tǒng)背腔需要與饋源天線保持半波長的距離，這樣就使得天線剖面過大。本文中設(shè)計(jì)的均勻型超表面具有特定的阻抗特性，能直接加載在所設(shè)計(jì)的貼片天線背后，天線整體剖面不及工作波長的十分之一，滿足了穿戴式天線所需要的低

3、剖面要求。加載超表面后還使得天線獲得了5.06～5.27GHz和5.68～5.84GHz兩個(gè)工作頻段，電磁波吸收率也抑制到了0.1W/kg以下，遠(yuǎn)低于最低安全標(biāo)準(zhǔn)。
　　利用梯度型超表面的奇異反射特性，本文設(shè)計(jì)了一種電磁波匯聚型的超表面，用以取代傳統(tǒng)拋物面天線中的拋物型反射面。饋源天線為一個(gè)貼片天線，向超表面輻射球面波，球面波經(jīng)梯度超表面的奇異反射轉(zhuǎn)化為平面波，這一過程將天線的增益大小由6.5dB提高至20.3dB，同時(shí)天線的半功