近零折射率超材料结构在圆极化天线中的应用与研究

发布时间：2017-12-16 03:21

  本文关键词：近零折射率超材料结构在圆极化天线中的应用与研究

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【摘要】：近年来,由于超材料结构拥有天然材料所不具备的新颖特性而受到广泛关注,例如一些结构周期性排列呈现出负介电常数和负磁导率。超材料是物理学界、材料学界和电磁学界研究的热点问题之一。而近零折射率材料因其折射率为零的特性,使出射电磁波波阵面平行于材料出射表面,改变了电磁波的传播方向,具有波前整形效应。而对于介电常数为零的近零折射率材料,其又具有电磁隧穿效应。这些奇特性质使近零折射率材料在无线通信领域拥有非常广阔的应用前景。在一些重要领域合理的利用这些性质,可以突破传统技术的瓶颈,改善一些性能。本文所研究的近零折射率材料是人工超材料中的一种,将其应用在圆极化天线中,可以改善圆极化天线的性能。本文的主要研究内容包括:(1)通过应用在圆极化天线中对零折射率材料属性要求的理论分析,结合文献中设计出的零折射率材料结构,对其进行结构分析,从中选出合适的结构。为了说明理论和结构的正确性,对每种结构进行建模仿真验证,结果表明三种结构都可以应用在圆极化天线中。(2)用T形功分器设计出工作频率在8.4GHz的圆极化喇叭天线,并将ENZ材料、MNZ材料和DNZ材料分别加载到喇叭天线中,研究三种材料对喇叭天线增益、半功率波束宽度、轴比和S11参数的影响,结果显示三种零折射率材料都可以提高天线增益,减小半功率波束宽度,使轴比和S11参数却发生频偏。(3)设计出单馈圆极化贴片天线,将ENZ材料、MNZ材料和DNZ材料分别加载到贴片天线中,研究三种材料对贴片天线增益、半功率波束宽度、轴比和S11参数的影响,结果显示三种零折射率材料都可以提高天线增益,减小半功率波束宽度,使轴比和S11参数发生频偏。改变三种结构尺寸的大小再次研究其对天线性能的影响。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN821.1

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本文编号：1294511