基于超材料的频率可重构天线研究与设计

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1、■全ｉ如成＊香ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦ巨ＵＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＭＡ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ．．．ｉ＇（够Ｊ：Ｖ．—：；＇巧谭齡＾古綺瑕．巧ｆ—ｉＵＭ＇论文题目基于超材料的频率可重构天线巧究与设计，＞学科专业无线电物理学号２０１３２１０４０２３１作者继名盛丽丽指导教师杨啸林副教授Ｉ分类号密级注1UDC学位论文基于超材料的频率可重构天线研究与设计（题名和副题名）盛丽丽（作者姓名）指导教师杨啸林副

2、教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业无线电物理提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。StudyandDesignonTheFrequencyReconfigurableAntennaBasedOnMetamaterialsAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:RadioPhysicsAutho

3、r:LiliShengSupervisor:Prof.XiaolinYangSchool:SchoolofPhysicalElectronics独创性芦明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何责献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：於而厮日期：２０／《年＾月日论文使用授权本学位论文作

4、者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者金名：导师签名：Ｗ巧柳如曰期：７＾／觀女月＞辨摘要摘要随着电子和无线通信行业的快速发展，系统对设备的小型化、高增益、多频段等指标要求越来越高。天线作为系统接收信号和发射信号的部分，它的小型化至关重要。频率可重构天线通过改变其电气特性

5、可完成多个天线的性能，从而减小通信系统的体积、提高系统的兼容性和降低成本。近几年来，超材料以其负介电常数、负磁导率、负折射率等独特的物理性质受到了极大的关注。已有不少研究者提出将超材料应用于天线中，解决一些传统天线设计无法解决的难题以达到天线小型化、多频带的目的。本论文主要研究超材料在频率可重构天线中的应用，通过改变超材料结构单元参数来改变天线的谐振模式从而实现频率的可重构，并利用超材料结构单元的色散特性验证这种方法的可行性。本论文主要内容及成果概括如下：首先，简要介绍了频率可重构天线和超材料的研究背景、国内外研究现状，而后分别介绍了超材料中左手传输线方程、复

6、合左/右手传输线方程以及零阶谐振基本理论，最后简要介绍了天线和共面波导的相关理论。其次，设计了一款基于ENG-TL（Epsilon-NegativeTransmissionLine，负介电常数传输线）的频率可重构天线，该天线由两个ENG-TL单元构成，分别在两个单元与辐射贴片之间加载开关，通过开关的通断实现频率的可重构。该天线结构简单，性能稳定，可在三种工作模式之间切换，工作频率覆盖WLAN（2.4-2.484GHz）、WiMAX（3.3-3.69GHz）和C波段卫星通信的下行波段（3.7-4.2GHz）。最后，设计了两款基于CRLH-TL（Composite

7、Right/Left-HandedTransmissionLine，复合左/右手传输线)的小型频率可重构天线。这两款天线均有两个可重构模式，第一款为两个单频带模式，第二款为一个单频带模式一个双频带模式，可通过控制开关的通断方便的进行工作模式的切换。这两个天线尺寸仅为0.082λ×0.111λ×0.004λ（其中λ对应1.76GHz波长）。仿真和实测结果表明，天线在实现频率可重构的同时保持了稳定的辐射方向图，可用于WLAN（2.4-2.484GHz/5.725-5.825GHz）、WIMAX（2.5-2.69GHz）、ISM2.4GHz和UMTS（1750-17

8、80MHz）系统。关键词：频率可重构天