基于高阻抗表面EBG结构的低剖面天线设计

发布时间：2019-08-15 11:25

【摘要】：近二十年来,电磁带隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)结构作为一种新兴的周期性人工材料,凭借其独特的电磁特性,引起了各国学者们的强烈关注。EBG结构最显著的特点是在某些频段内电磁波不能传播,形成带隙。正是基于这种带阻性质,EBG结构被广泛应用在微波和天线领域。高阻抗表面(Mushroom-like EBG)是一种介质-金属混合型的二维EBG结构,除了具有带隙特性外,还具有在特定频率范围内呈现高阻抗和同相位反射的性质,将其应用在天线设计中,可有效改善天线的辐射方向图,提高天线辐射效率,而且能够降低天线系统的轮廓剖面,满足通信设备小型化的发展要求。本文主要研究高阻抗表面EBG结构在低剖面天线设计中的应用,主要工作可概括为:首先,从高阻抗表面的反射特性展开,借助电磁仿真软件HFSS建立反射相位的仿真模型,先分析了表面结构单元的参数变化对高阻抗表面反射相位和带隙宽度的影响,然后分别探讨了TE和TM两种不同极化波以不同角度入射对反射相位的影响。其次,研究高阻抗表面在低剖面偶极子天线设计中的应用。分析了贴片单元数目对天线辐射的影响,探讨了天线与反射板之间的距离改变时天线增益和回波损耗的变化。结果表明当高阻抗反射板距离天线很近时,可以减小后瓣,实现天线的高增益和良好的回波损耗。与金属反射板相比,高阻抗反射板大大减小了天线的剖面尺寸。最后,在平面高阻抗反射板的基础上研究柱面高阻抗表面对天线辐射的影响。设计了一组6单元的柱面高阻抗表面,并详细分析了改变柱面反射板的弧度和曲率半径对天线辐射的影响,仿真发现,弧度为?3/2的柱面高阻抗表面在距离天线很近时也同样具有较好的反射特性,可以提高天线的增益和辐射效率,节省了材料,并且降低了天线系统的轮廓。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN823.27

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本文编号：2526961