基于超材料天线的研究

发布时间：2017-04-11 00:36

  本文关键词：基于超材料天线的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线通信系统随着时代的发展在不断地更新与升级,这也需要无线通信设备的性能要愈来愈高。天线作为无线通信系统中的最前端的设备,也在不断地向着小尺寸、宽频段、高增益以及高效率的方向发展。传统的微带天线已经不能满足时代发展的要求,但是左手材料的发现却为天线领域的研究开辟了一条新的路径。尤其是其微带线实现形式下的复合左/右手传输线结构,因为其所特有的种种优异特性而受到了学术界的普遍关注。本文通过对复合左/右手传输线理论的理解与分析,研究其对实现天线小型化和宽频带方面所具有的价值。首先,本文简单叙述了超材料的发展历程和超材料天线的研究背景、意义以及其国内外研究现状；同时,本文也介绍了在超材料天线设计中所用到的一些基础理论知识。然后,本文概括了几种实现天线带宽扩展的技术,基于复合左/右手传输线理论设计了一款加载谐振环共面波导零阶谐振天线。该天线的基本结构是根据复合左/右手传输线的基本单元结构构建而成,并在此基础上加载谐振环。本设计通过采用在共面波导零阶谐振天线的基础结构上加载谐振环的方法,使得天线新增了一个谐振频点,最终利用其零阶谐振点和新增频点的相互结合而实现带宽的拓展。该天线的尺寸大小为30x25×1.5 mm3。该天线工作频段为1.67-2.51 GHz,其绝对带宽为840 MHz,所在工作带宽内的平均增益和平均效率分别为3.14 dB和83.69%。该设计实现了天线的宽频段、高增益的特性,可以很好的满足GSM/UMTS/LTE/WLAN等无线通信系统的工作要求。最后,本文总结了实现天线小型化的几种常见方法,根据复合左／右手传输线理论设计了一款小型化天线。该天线是由两个CRLH-TL单元结构构成。为了扩展天线的带宽,通过调整天线的本构参数来改变其谐振频率,最终将其自身两个谐振点融合,实现带宽的拓展。该天线的物理尺寸仅为17.7x25x1.6 mm3,本设计在不增加天线尺寸和复杂度的情况下,有效地提升了带宽。该天线的工作频段为1.91-2.06GHz,其绝对带宽为150MHz。由于天线的工作频段相对于其尺寸来说比较低,所以天线在其增益方面的表现并不是很好,同时这也是天线实现小尺寸时不可避免的一个负面影响。
【关键词】：超材料 复合左/右手传输线 宽带 高增益 小型化
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN828;TN92
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 论文主要内容与章节安排14-16
• 第2章 天线设计的相关理论16-27
• 2.1 天线的基本参量16-19
• 2.1.1 电路参量16-17
• 2.1.2 辐射参量17-19
• 2.2 左手材料的电磁特性19-21
• 2.2.1 左手特性19-20
• 2.2.2 后向波20
• 2.2.3 负折射率20-21
• 2.3 复合左/右手传输线的理论21-27
• 2.3.1 复合左/右手传输线方程21-25
• 2.3.2 复合左/右手传输线的物理实现25-27
• 第3章 加载谐振环的共面波导零阶谐振天线设计27-41
• 3.1 负数阶、零阶谐振器的基本原理27-30
• 3.2 超材料天线的带宽扩展方法30-33
• 3.3 加载谐振环的共面波导零阶谐振天线设计33-35
• 3.3.1 基于CRLH-TL结构的零阶谐振天线33-34
• 3.3.2 零阶谐振天线加载谐振环34-35
• 3.4 天线的仿真与实测结果与分析35-40
• 3.5 同类型超材料天线性能对比40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 非对称共面波导的小型化天线设计41-53
• 4.1 小型化技术41-45
• 4.1.1. 采用特殊介质41-42
• 4.1.2. 加载技术42-44
• 4.1.3. 曲流技术44-45
• 4.2 非对称共面波导天线设计45-47
• 4.3 天线仿真结果与分析47-51
• 4.4 同类型小型化天线性能对比51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 结论与未来的工作53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 舒攀林;小尺寸宽带多频段天线的研究与设计[D];西南交通大学;2013年

2 李艳;基于复合左/右手传输线的多频小型化天线研究[D];西南交通大学;2014年

  本文关键词：基于超材料天线的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：297871