零折射率超材料在Vivaldi天线中的应用研究

发布时间：2023-03-13 19:22

　　本论文深入研究了Vivaldi端射天线结构、辐射机理、增益提升及小型化机理,探讨了新型人工电磁超材料的设计原理,并将本文提出的一种新型电磁超材料应用在Vivaldi天线中,以达到提高天线增益等目标。本文完成工作有以下几个方面:1、简要阐述了无线通信系统的研究背景和发展现状、超材料的研究现状,以及超材料在Vivaldi端射天线中的发展应用。2、详细介绍了超材料的相关理论和基本性质,分析了超材料实现零折射率的基本原理。同时介绍了天线的相关理论和部分特性参数。3、利用Ansoft HFSS 16软件构造传统的对蹱Vivaldi天线(antipodal Vivaldi antenna,AVA),并同时对能够影响该AVA天线性能的多个参数进行优化以及对比分析。最后,基于设计的AVA天线模型进行带缺口的AVA天线的设计,并对仿真结果进行优化和分析。4、本文提出了一种新的改进型W字型超材料单元(Modified-W-Shaped Metamaterial,MWSM),通过电磁仿真软件对其进行仿真分析,利用Matlab软件提取参数值反演得到折射率、介电常数和磁导率的曲线图,并分析结果。将所设计的零折射...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 超材料的研究概况
    1.2 Vivaldi天线的研究现状
    1.3 课题依据及研究意义
        1.3.1 课题依据
        1.3.2 研究意义
    1.4 本文主要内容及结构安排
2 零折射超材料及天线的基本原理
    2.1 人工超材料的基本性质
        2.1.1 人工超材料理论解释
        2.1.2 逆多普勒效应
        2.1.3 反常切仑科夫现象
        2.1.4 完美透镜
    2.2 零折射超材料的基本理论
        2.2.1 超材料理论解释
        2.2.2 零折射率的产生
        2.2.3 零折射率超材料的电磁特性
    2.3 天线的基本参数
        2.3.1 方向图、半功率波束宽度
        2.3.2 辐射强度
        2.3.3 定向增益、方向性系数
        2.3.4 天线效率
    2.4 小结
3 带缺口AVA天线的设计及分析
    3.1 AVA天线的仿真设计
        3.1.1 AVA天线的分析模型
        3.1.2 AVA天线的性能仿真和优化
    3.2 带缺口AVA天线的仿真实现
        3.2.1 AVA天线缺口的设计实现
        3.2.2 带缺口AVA天线的仿真
    3.3 小结
4 改进W型超材料设计及仿真
    4.1 零折射率的产生原理分析
    4.2 设计及数值分析
        4.2.1 MWSM结构单元设计
        4.2.2 MWSM单元的反演理论及数值分析
    4.3 加载新型W型超材料覆层的Vivaldi天线性能分析
    4.4 小结
5 加载新型W型超材料的Vivaldi天线的实物测试
    5.1 未加载MWSM阵列的CVA天线的PCB文件绘制及加工测试
    5.2 加载MWSM阵列的CVA天线的PCB文件绘制及实物加工
    5.3 实测数据与仿真结果的误差分析
    5.4 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢



本文编号：3762228