基于左手材料的微带天线小型化设计

针对移动通信对天线小型化的需求,提出了一种基于左手材料实现微带天线小型化的方法。在谐振频率为5.8 GHz的微带天线的接地板上蚀刻圆形单开口谐振环(Circular Split Single-Ring Resonator,CSSRR)结构的左手材料,利用左手材料的后向波特性进行相位补偿,打破传统微带天线半波长电尺寸的束缚,从而达到天线小型化的目的。采用Ansoft HFSS软件进行仿真,分析了CSSRR结构的电磁特性和小型化天线的性能。仿真结果表明,小型化天线与传统微带天线相比辐射贴片的尺寸减小37.52%,带宽略有增加,增益等参数性能基本保持不变。而且该小型化微带天线结构简单,易于实现。     

基于左手材料的微带阵列天线设计

设计出一种由两个六边形开口谐振环组成的电磁超材料单元,这种新型的电磁超材料单元实现了左手特性。然后优化出一个中心频率为16 GHz的二元阵列微带天线,将左手材料单元置于辐射贴片周围,利用三维电磁仿真软件HFSS对其进行优化仿真,最终制作了一款加载左手材料的微带阵列天线。仿真及实测结果表明,在相同的工作频率下,加载了左手材料的阵列天线与普通阵列天线相比,其谐振点的回波损耗由-32.7 dB减小到-59.7 dB,同时在低频产生了谐振点,实测其旁瓣得到了有效的缩小,主瓣变窄,方向性增强,增益由8.3 dB增加到8.8 dB,提高了天线的多项性能指标,且实测回波损耗与仿真曲线吻合较好,在16 GHz处的增益图与仿真对比大致相同。     

基于左手介质的小型微带天线

用左手材料设计一种宽频带并且电尺寸小的微带天线,先用开口谐振环和金属杆设计出左手材料,并把它放在微带天线的基板中,利用左手材料的相位补偿特性实现了宽带微带天线的小型化设计。数值仿真结果表明,工作于10．5GHz时,加载了左手材料的微带天线的物理尺寸被大大减小了,天线尺寸从下降到0．21λ,突破了传统微带天线的半波长限制,并且相对带宽增加了5．31％,实现了微带天线的小型化设计。     

左手材料在线极化微带贴片天线上的应用

为了实现提高天微带天线增益,减小天线波瓣宽度的目的,利用左手材料的零折射率特性,对线极化微带天线进行了增加覆盖层的处理.对由色散稳定的左手介质结构单元用组成的覆盖层进行了结构仿真优化.测量结果表明使用左手材料覆盖层后天线波瓣减小了8°,增益提高了1.8 dB.     

基于左手材料的矩形环分形微带天线研究

通过将矩形环分形天线嵌入到左手材料中,形成一种基于左手材料的矩形环分形微带天线。采用有限元法对该复合天线进行分析和仿真,发现基于左手材料的矩形环分形微带天线在各频段增益明显增大,同时具有较低的回波损耗和电压驻波比,实现了较好的匹配性,且有效地改善了天线的性能。由此可以看出基于左手材料的矩形环分形微带天线在移动通信、卫星通信以及航空航天等领域具有潜在的应用价值。     

左手微带天线设计及其RCS计算

基于左手传输线结构,设计了左手微带天线单元及其4×4阵列,并对单元天线和阵列天线的辐射特性和散射特性进行了数值仿真计算与实际测量。数值仿真与实测结果表明,相比于矩形微带天线,左手微带天线在不影响辐射性能的情况下,大幅度地降低了天线带外的雷达散射截面(RCS)。左手微带天线克服了现有微带天线RCS缩减技术中的不足和缺陷,是在不损失天线辐射性能的前提下降低RCS的有效选择方案。     

基于左手介质的贴片天线技术研究

介绍和分析了左手介质的构造原理和方法,通过对加载左手介质材料的贴片天线的研究,来说明左手介质天线的一些优异特性。仿真和实测结果表明,通过加载左手介质材料,普通贴片天线会产生新的特性,如工作频率的降低、天线增益的提高、方向性的增强等。而且,天线的物理尺寸能得到很大的减小,这就为高增益、高带宽的小型化贴片天线设计提供了新的方法和思路。     

基于超材料的高增益高方向性天线

分别将创新设计的两层"格子"型超材料单元加载于同轴馈电微带天线的正上方,利用其零折射率效应聚拢电磁波;将π型超材料单元加载于天线基板,利用超材料的禁带效应抑制天线后向波。分别对两种优化方法进行实验对比分析,最后综合两种方法设计出一款高方向性、高增益的微带天线。结合仿真实验与实物测试结果验证了理论的正确性。综合设计的新型微带天线与传统天线相比,增益为8.94 d B,增加了3.03 d B,提高了51.27%,方向性系数为10.69 d B,增加了3.51 d B,提高了48.89%,达到了设计实验的目标。     

一种应用于WLAN的左手材料微带天线设计

通过在贴片上刻蚀不对称的U型缝隙和引入两组短路针接地,设计了一种多频小型化微带天线.加载平面型左手材料覆层到微带天线贴片上方,进一步构建一种各项性能均能满足WLAN技术要求的左手材料微带天线.本设计的左手材料微带天线不仅覆盖了WLAN的所有高低频段,而且具有良好的方向性,可为无线通信系统实际应用提供参考.     

左手媒质基片微带天线的特性研究

将离散复镜像方法推广到左手媒质基片的格林函数计算中,并应用矩量法对左手媒质基片微带天线的辐射特性进行了研究.这种新型天线在左手媒质基片负介电常数的绝对值小于或等于负磁导率绝对值时,可以得到与传统微带天线相类似的方向图;而在负介电常数的绝对值远大于负磁导率的绝对值时,所得到的方向图具有主瓣宽度窄,仰角低的特点.针对这一全新的辐射特性,提出了左手媒质基片微带天线作为高指向性天线的应用.     

有损耗左手材料电波传播特性的FDTD分析

为研究电磁波在有损耗左手材料中的传播特性,采用时域有限差分（FDTD）法和色散媒质的Drude模型,推导出基于Drude模型的左手材料二维FDTD迭代方程。一维数值仿真结果验证了平面电磁波在穿过有耗左手材料时,其相速度大小与光速相同,方向与传播方向相反,且随着损耗因子的增大,左手材料内的电场强度幅值亦相应减小。此外,还利用多循环m-n-m脉冲作为激励源,对左手材料平板具有的完美透镜现象进行了二维数值仿真验证。结果表明,有耗平板左手材料具有明显的聚焦效果,在特定条件下能实现完美成像。     

High Tc superconducting active antenna withreflector

A high-T_c superconducting (SC) active antenna with a corner reflector is found to be useful for detecting electromagnetic waves (f=9.55 GHz). The SC active antenna is a new type of antenna which consists of material properties and antenna properties. The microwaves with fixed polarizations are radiated to the SC active antennas, and the detectivities and the directivities were confirmed experimentally. With the use of the corner reflector, the sensitivity and the directivity can be improved     

基于软质放电管的等离子体线型天线

用等离子体代替金属制作天线进行信号发射与接收,其应用范围十分广泛,但常规等离子体天线采用硬质玻璃管或石英管构建,易受损且难以改变形状。文中提出采用常用软质真空管结合气体放电,激励电源、馈电、屏蔽、耦合装置等构建等离子体线天线。改变放电功率和天线形状,可使天线的通信频带范围从100 MHz 调节到300 MHz,3 dB 增益带宽最大达100 MHz以上,与相同形状的常规等离子体天线相比,性能相差不大。同时,该天线不仅可以实现阻抗、方向性的动态重构,也能够满足左旋圆极化、右旋圆极化转化的需求。该研究可以为实现与优化可重构等离子体天线、以及在航空、航海等军民融合领域的应用做参考。     

一种基于吸波材料的屏蔽领结天线的研究与应用

设计了一种基于吸波材料的屏蔽领结天线, 采用金属腔体提高天线的方向性, 并起到屏蔽作用.通过在腔体内部填充吸波材料, 来降低电磁波在金属腔内部的反射, 并改善天线的频率域特性和时间域信号的拖尾.通过有限元电磁仿真软件HFSS设计天线模型, 优化天线参数.实际天线的各项参数较加吸波材料和金属腔之前得到了有效改善:频率域上, 天线的中心频率有所降低, -10 dB以下带宽从原来的100 MHz提高至200 MHz; 时间域上, 脉冲信号的宽度降低, 信号拖尾得到了明显改善.实际探测证明, 在天线背部加填有吸波材料的金属屏蔽罩, 可以有效降低来自上方的干扰, 分离直达波和有用信号, 提高探测精度.     

The influence of complex material coverings on the quality factor of simple radiating systems

The influence of material coverings on the antenna quality factor is investigated for radiators formed by thin electric or magnetic line sources. It is shown that thin uniform and symmetric layers of arbitrary passive materials (including Veselago, left-handed, or double-negative materials) cannot help to overcome the bandwidth limitations imposed by the amount of energy stored in the antenna reactive field. Alternative possibilities offered by complex composite materials in the antenna design are identified.     

基于IRA天线的辐射波模拟器天线辐射性能研究

将通常用于超宽带领域的IRA天线应用到辐射波电磁脉冲模拟器中,提出一种基于反射器脉冲辐射天线的核电磁脉冲辐射波模拟器,分析其天线结构,给出四种馈臂形式,通过仿真比较了四种馈臂形式天线的辐射效率、远场和近场波形以及频率增益特性。结果表明:该天线的低频辐射效率有待进一步提高;具有锥形渐缩形式馈臂的天线能产生较好的远场和近场波形。IRA天线相较笼形天线具有体积小、方向性好等优点,如果能进一步提高其低频辐射性能,IRA天线将成为理想的辐射波模拟器天线。     

An electromagnetic bandgap resonator antenna

This paper introduces a new explanation of the electromagnetic bandgap (EBG) material properties using the study of the EBG structures in the frequency domain and reciprocal space. Once the behavior of such a material is understood, the properties of the EBG are used in order to make an EBG antenna. The antenna is realized with dielectric EBG rods. Its directivity is increased compared to a simple patch antenna. Such a device allows us to obtain a high gain with a very thin structure.     

Oscillating guided modes in a symmetric five-layer slab waveguide with anisotropic-dispersive left-handed material

A symmetric five-layer slab waveguide with anisotropic and dispersive left-handed material (LHM) in the core and righthanded material (RHM) in other layers is investigated. Through Maxwell’s equations and a transfer matrix method, the dispersion equations for the TE oscillating guided modes are obtained. Under consideration of two extremely anisotropic cases, some mode dispersion curves are plotted. The zero-order TE oscillating guided mode exists. Meanwhile, with the increase of mode number, their dispersion curves move to left or right, corresponding to positive or negative dielectric permittivity and magnetic permeability in the longitudinal direction. Besides, as the core thickness increases, mode dispersion properties change and three propagation properties appear: positive group velocity, negative group velocity and zero group velocity. The negative group velocity indicates the characteristics of the left-handed materials, and the zero group velocity implies that electromagnetic waves are trapped in the waveguide completely.     

Directive photonic-bandgap antennas

This paper introduces two new photonic bandgap (PBG) material applications for antennas, in which a photonic parabolic reflector is studied. It is composed of dielectric parabolic layers associated to obtain a PBG material. The frequency gap is used to reflect and focus the electromagnetic waves. This device has been designed using a finite-difference time-domain (FDTD) code. FDTD computations have provided the theoretical reflector's directivity. These results are in good agreement with measurements, and it appears that the PBG reflector presents the same directivity as a metallic parabola. A second application uses a defect PBG material mode associated with a metallic plate to increase the directivity of a patch antenna. We explain the design of such a device and propose experimental results to validate the theoretical analysis