电磁带隙结构在天线中的应用

发布时间：2017-10-02 12:13

  本文关键词：电磁带隙结构在天线中的应用

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【摘要】：电磁带隙(Electromagnetic Band gap,EBG)结构是一种特殊的周期性的人工电磁材料,它有两个独特的带隙特性,表面波带隙和同相反射相位带隙,电磁带隙结构因此被广泛应用于天线和微波领域。利用电磁带隙结构的表面波带隙特性可以减小天线之间的相互耦合,提高天线的辐射性能以及前后比等,利用同相反射相位带隙可以降低天线剖面、降低天线RCS等。本文从EBG结构的基本理论开始,介绍了EBG结构的等效电路理论、EBG结构的带隙产生机理、EBG结构带隙仿真测量方法以及EBG结构的表面波带隙特性和同相反射相位特性,研究了EBG结构在降低天线剖面和增加天线间隔离度的情况,并将EBG结构应用于新型天线,例如设计了宽带的蘑菇型天线和利用EBG结构降低MIMO天线间的耦合。本文的具体工作概括如下:第一,分析了影响传统蘑菇型EBG结构表面波带隙和同相反射相位带隙的各个参数,然后设计了一种级联型EBG结构,拓展了EBG结构的同相反射相位的带宽,利用该结构作为天线的地板可以降低微带天线的剖面,结果表明,以EBG结构作为地板的天线的剖面减小到原来的四分之一。之后又将这种级联形式的EBG结构用于降低两个天线之间的耦合。第二,分析了蘑菇型天线的工作原理,之后设计了一种工作于5GHz-7GHz的蘑菇型天线,并分析了各个谐振频点产生的原因以及天线的各个参数对于天线性能的影响,仿真结果表明,该蘑菇型天线在工作频带内具有宽频、低剖面、高增益的良好性能。第三,由于EBG结构具有表面波带隙的特性,能够抑制电磁波在天线表面的传播,可以用来提高天线间的隔离度,而隔离度是MIMO天线中一项重要的指标。所以本文将EBG结构加载到MIMO天线的地板上,研究结果表明,加载了EBG结构的天线相较于不加载EBG结构的天线在工作频带内的隔离度能够提高10dB到20dB。
【关键词】：电磁带隙结构 表面波带隙 同相反射相位 蘑菇型天线 MIMO天线
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 符号对照表13-14
• 缩略语对照表14-17
• 第一章 绪论17-27
• 1.1 研究背景17-19
• 1.2 国内外研究进展19-23
• 1.3 EBG结构在天线中的应用23-25
• 1.4 本文的主要内容及安排25-27
• 第二章 EBG基本理论27-35
• 2.1 EBG结构的电路模型27-28
• 2.2 表面波带隙形成机制28-29
• 2.3 同相反射相位带隙29-31
• 2.4 表面波带隙测量方法31-33
• 2.4.1 共面微带线法31
• 2.4.2 短振子法31-32
• 2.4.3 表面波投射法32
• 2.4.4 悬置微带线法[24]32-33
• 2.4.5 波导传输法[25]33
• 2.5 本章小结33-35
• 第三章 EBG结构带隙特性的研究35-61
• 3.1 EBG结构的带隙特性分析35-41
• 3.1.1 EBG结构的表面波带隙分析35-38
• 3.1.2 EBG结构的同相反射相位带隙的具体分析38-41
• 3.2 EBG结构表面波带隙特性与反射相位带隙的关系[27]41
• 3.3 EBG结构在低剖面天线中的应用41-53
• 3.3.1 EBG结构单元的设计42-45
• 3.3.2 微带天线设计45-46
• 3.3.3 采用EBG结构作为地板的微带天线的辐射特性分析46
• 3.3.4 采用EBG结构作为地板的微带天线设计46-53
• 3.4 EBG结构降低天线互耦的应用53-59
• 3.4.1 微带天线的表面波效应53-54
• 3.4.2 两个天线的设计54-55
• 3.4.3 EBG结构的带隙特性55-57
• 3.4.4 两个天线加载EBG结构57-59
• 3.5 本章小结59-61
• 第四章 EBG结构在新型天线中的应用61-91
• 4.1 EBG结构在蘑菇型天线中的应用61-78
• 4.1.2 蘑菇型天线的工作原理和模式分析61-63
• 4.1.3 阻抗匹配63-78
• 4.2 EBG在MIMO天线中的应用78-81
• 4.2.1 MIMO天线理论78-80
• 4.2.2 MIMO天线的互耦分析80
• 4.2.3 提高MIMO天线隔离度的方法80-81
• 4.3 高隔离度MIMO天线的设计81-88
• 4.3.1 双端口单极子天线的设计82-84
• 4.3.2 电流分析84-88
• 4.4 本章小结88-91
• 第五章 总结与展望91-93
• 参考文献93-97
• 致谢97-99
• 作者简介99-100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 许健;陈星;;采用EBG地的低剖面微带定向天线设计[J];现代电子技术;2014年09期

2 郑秋容;袁乃昌;付云起;;紧凑型电磁带隙结构在短路微带天线中的应用[J];电子与信息学报;2007年06期

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本文编号：959532