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人工材料的研究及其在天线上的应用

作　者: 韩垒
导　师: 杨峰
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 人工材料左手材料电磁带隙结构开口谐振环零阶谐振天线
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

人工材料是一种具有特殊电磁特性的人工周期结构,在2003年中,左手材料就被评为《Science》杂志中的科学十大发现之一。近年来,由于其具有的独特性能,使人工材料在学术和应用研究领域都越来越热,其独特的性质也促进了新的应用、新的概念及新器件的发展。而天线作为现代无线通信中的重要组成部分之一,其设计的难度随着无线通信要求的提高而增加,目前的技术也越来越难满足天线设计的需求,因此将人工材料独特的性质应用于天线之中,以提高天线的性能成为现在越来越重要的一个研究方向。本文中主要研究了人工材料中的两种材料:电磁带隙结构和左手材料。首先介绍了人工材料的相关理论及工作原理,随后在传统蘑菇型电磁带隙结构的基础上提出了一种分段接地结构,通过增加电感实现电磁带隙结构的小型化;提出一种新型的开口谐振环结构,这种结构调试简单制作容易,相对于传统开口谐振环结构,降低了纵向尺寸,并成功应用于波导及喇叭天线之中;分析设计了复合左右手传输线结构,设计制作了基于简化复合左右手传输线的滤波器、双频四分之一波长短路线;对零阶谐振天线进行了研究,将分段接地结构引用到零阶谐振天线之中,降低了蘑菇型零阶谐振天线的谐振频率,在微带馈电型零阶谐振天线的基础上提出一种可重构的零阶谐振天线,使天线在开关闭合和断开情况下可以以两个模式两种方向图辐射。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-14
  1.1 人工材料研究的意义和内容  8-9
  1.2 当前国内外研究现状  9-13
    1.2.1 电磁带隙结构的研究现状  9-11
    1.2.2 左手材料的研究现状  11-13
  1.3 本文的主要工作及内容安排  13-14
第二章人工电磁材料理论及工作原理  14-33
  2.1 电磁带隙结构简介及理论研究  14-18
    2.1.1 电磁带隙结构定义  14-16
    2.1.2 电磁带隙结构的分析方法  16-17
    2.1.3 表面阻抗特性分析  17
    2.1.4 辐射带宽分析  17-18
  2.2 电磁带隙结构带隙频率测量方法简介  18-22
  2.3 左手材料理论基础  22-24
  2.4 等效媒质参数的提取方法简介  24-28
  2.5 复合左右手传输线理论  28-32
  2.6 小结  32-33
第三章新型人工电磁材料的研究与应用  33-56
  3.1 分段接地电磁带隙结构的研究及应用  33-38
    3.1.1 分段接地电磁带隙结构的分析  33-36
    3.1.2 分段接地电磁带隙结构在微带天线上的应用  36-38
  3.2 新型开口谐振环的分析、设计及应用  38-48
    3.2.1 开口谢振环简介及原理分析  38-39
    3.2.2 新型开口谐振环的分析与设计  39-42
    3.2.3 开口谐振环在波导中的应用  42-45
    3.2.4 开口谐振环在喇叭天线中的应用  45-48
  3.3 简化复合左右手传输线的理论概述及其应用.  48-54
    3.3.1 基于简化复合左右手传输线的带通滤波器  49-52
    3.3.2 基于简化左右手传输线的双频四分之一短路  52-54
  3.4 小结  54-56
第四章零阶谐振天线的研究与设计  56-71
  4.1 零阶谐振天线分析及辐射原理  56-58
  4.2 零阶谐振天线形式一  58-63
    4.2.1 蘑菇型零阶谐振天线  58-60
    4.2.2 基于分段接地的零阶谐振天线  60-61
    4.2.3 与偶极子天线的比较  61-63
  4.3 零阶谐振天线形式二  63-70
    4.3.1 微带馈电型零阶谐振天线  63-64
    4.3.2 频率可重构零阶谐振天线  64-66
    4.3.3 微带馈电型零阶谐振天线的实测结果  66-70
  4.4 小结  70-71
第五章全文总结与展望  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-79
攻读硕士期间取得的研究成果  79-80

人工材料的研究及其在天线上的应用

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