收藏本站
收藏 | 论文排版

多频段左手材料及在小型化天线中的应用研究

李思  
【摘要】:左手材料是一种人工合成的电磁超材料,同时具有负的介电常数和负的磁导率,表现出一系列独特的电磁特性,在隐身、吸波、天线、微波器件、光学等诸多领域均获得广泛关注。然而,仅在一个频段上表现出双负特性的左手材料已经不能满足科学技术的发展需求,具有多频段和可调谐特性的左手材料成为了研究热点。针对这一现状,本文从等效负介电常数和等效负磁导率的产生机理出发,借助等效电路分析法、全波仿真分析法和S参数反演法,围绕多频段左手材料的设计及其在小型化天线中的应用展开研究,主要内容概括如下:1、针对设计多频段左手材料增加频段难的问题,提出了基于单元间耦合增加新的磁谐振的多频段左手材料设计方法,设计了一个双频段左手材料。首先设计一个单频段磁负超材料,然后利用金属短线将相邻的磁负超材料单元相连,引入新的磁谐振;再通过与金属线阵的组合实现了双频段左手材料的设计。利用等效电路分析法详细分析了单元间耦合的磁谐振特性,结合全波仿真和S参数反演分析,验证了该左手材料的双频段双负特性,证实了所提方法的有效性。研究了基于基板间耦合引入新磁谐振的多频段左手材料设计方法,设计了一个三频段左手材料。首先设计了一个单频段的单面双T形结构左手材料,再将该双T形结构复制到基板另一侧并中心旋转90度,实现了三频段左手材料的设计。利用等效电路分析法详细分析了基板间耦合的磁谐振特性,结合全波仿真和S参数反演分析,验证了所设计的左手材料的三频段双负特性。2、针对多频段可调谐左手材料基本单元少、设计难的问题,提出了一种由可变电容加载的共面金属短线对构成的可调谐左手材料基本单元。通过对金属开口谐振环基本单元产生负磁导率机理的理论分析,得出负磁导率的产生与结构形状无关,结合金属短线对左手材料的分析,设计了可调谐左手材料基本单元。理论分析和仿真研究表明,该基本单元表现出宽频带等效负介电常数和可调谐等效负磁导率的特性,且结构简单,实现方便。将该基本单元与双开口金属谐振环组合,设计了一个双频段可调谐左手材料;与环形单回路谐振器组合,设计了一个三频段可调谐左手材料。通过对所设计的双频段及三频段可调谐左手材料的全波仿真和S参数反演分析,及三频段左手材料的加工测试,表明所设计的双频段及三频段可调谐左手材料具有双负可调谐特性,证实了可调谐左手材料基本单元的有效性,可有效地降低多频段可调谐左手材料的设计难度。3、提出了一种左手材料单元复用的多频段左手材料加载天线小型化设计的新方法,在利用左手材料单元改善天线性能的同时,又将左手材料单元本身在另一个频段上作为辐射单元使用,在不改变左手材料天线结构的情况下,增加了一个天线的辐射频段,从而为多频段左手材料加载天线小型化设计带来方便。设计了两款基于左手材料的小型化三频段WLAN/WiMAX天线。第一款天线由单频段左手材料和T型天线组成,其几何的尺寸仅为22mm×13mm×1mm。对该天线的全波仿真分析和辐射特性研究证明其基本满足WLAN/WiMAX的设计要求,并没有完全覆盖WLAN/WiMAX的频段。第二款天线由一个G型单极子天线包围基于基板间耦合多频段的左手材料单元构成,其几何尺寸仅为24mm×18mm×1mm。利用全波仿真软件仿真并加工测试了所设计的天线,详细分析了各个频段的产生机理。研究结果表明,该天线具有很好的辐射特性,满足WLAN/WiMAX的设计要求。与近几年报导的性能相近的小型化WLAN/WiMAX天线相比,本文所设计的天线的尺寸最小。该设计也证实了本文提出的左手材料单元复用设计方法的有效性和先进性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 张士卫;;左手材料的研究与应用[J];功能材料与器件学报;2017年01期
2 汪仲清;李宝;彭丽丹;欧芝香;;一种应用于WLAN的左手材料微带天线设计[J];电视技术;2013年07期
3 唐若蜜;陈良;;浅谈“左手材料”在未来无线通信系统中的应用[J];中国无线电;2011年08期
4 王方;;左手材料的研究及应用[J];新材料产业;2010年05期
5 邓苏南;李理;;左手材料漫谈[J];现代物理知识;2008年05期
6 林振;马雪莹;党晓杰;梁昌洪;;非线性左手材料的时域研究[J];强激光与粒子束;2007年10期
7 浅川直辉;野泽哲生;陶琦;;德国Epcos公司采用LTCC工艺制造左手材料的WLAN[J];电子设计应用;2006年03期
8 杨军;;谈谈“左手材料”[J];现代物理知识;2006年03期
9 林振;梁昌洪;;不同厚度有耗左手材料板中的电磁波研究(英文)[J];强激光与粒子束;2006年12期
10 王萍,马春;左手材料:开辟材料世界的另一个半边天[J];高科技与产业化;2005年06期
11 冯威;;神奇的左手材料[J];百科知识;2006年07期
12 熊伟;;左手材料在微带天线上的应用研究[J];中国新通信;2009年09期
13 程静;刘文界;;奇特的左手材料[J];中学物理教学参考;2006年11期
14 林振;刘松华;代喜旺;梁昌洪;;有损耗左手材料模型的时域电磁分析[J];光电子.激光;2007年07期
15 段吉明;王辅忠;张慧春;张光璐;;左手材料对谐振腔内部电磁场分布的影响[J];功能材料;2017年10期
16 张洪江;;用时域有限差分法分析左手材料[J];安康学院学报;2007年04期
17 ;西安交大“左手材料”研究取得新进展[J];西安交通大学学报;2005年12期
18 王秀;李禄;;非线性左手材料中磁场与电场的耦合模型[J];山西大学学报(自然科学版);2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 兰楚文;;全介质渔网左手材料[A];第八届中国功能材料及其应用学术会议摘要[C];2013年
2 曾小东;于明章;羊亚平;;左手材料对原子的自发辐射谱的影响[A];第十四届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2010年
3 蔡小兵;周潇明;胡更开;;铁氧体和铜线构造左手材料的数值分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
4 杜春光;陈红艺;李师群;;量子左手材料及其表面等离子体激元[A];第十三届全国量子光学学术报告会论文摘要集[C];2008年
5 赵晓鹏;赵乾;罗春荣;康雷;张富利;;左手材料中的缺陷效应[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
6 陈红艺;杜春光;李师群;;左手材料中原子的自发辐射[A];第十二届全国量子光学学术会议论文摘要集[C];2006年
7 王连胜;夏冬艳;汪源;宋书建;;微波段雪花状左手材料的对称性破缺效应[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第一卷)[C];2011年
8 黄艳艳;高雷;;各向异性层状材料中的负折射[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
9 杨森;段兆云;王彦帅;王新;;基于左手材料的S波段返波振荡器[A];第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C];2017年
10 李玮祥;;左手材料的电磁特性及其基础应用研究[A];第24届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第6届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李思;多频段左手材料及在小型化天线中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
2 张高明;左手材料光学性能研究[D];湖南大学;2006年
3 程登木;新型中红外超材料设计及其电磁性能研究[D];电子科技大学;2013年
4 李素萍;电磁波在左手材料平板波导中的传输[D];上海大学;2009年
5 王海侠;新型左手电磁材料结构设计与应用研究[D];北京邮电大学;2011年
6 王成;单轴各向异性左手材料的特性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 孔曦;电磁超介质在天线及微波电路中的应用[D];天津大学;2012年
8 许卫锴;左手材料微结构构型设计优化[D];大连理工大学;2010年
9 林振;不同媒质模型左手材料的时域FDTD分析及方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
10 王瑞;左手材料电磁特性与时域有限差分算法研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武文轩;基于周期结构的新型左手材料设计[D];杭州电子科技大学;2018年
2 吴书明;基于匚形金属条的单面二维左手材料的设计与实现[D];杭州电子科技大学;2018年
3 杨森;S波段左手材料振荡器[D];电子科技大学;2018年
4 沈纯纯;新型左手材料设计及电磁特性分析[D];安徽大学;2018年
5 段吉明;左手材料影响谐振腔内电磁场分布的研究[D];天津工业大学;2018年
6 范昊博;基于洛伦兹模型的左手材料FDTD算法研究与实现[D];青岛大学;2018年
7 张在涛;基于高介电常数介质的左手材料仿真设计研究[D];华中师范大学;2017年
8 余建波;周期结构二维左手材料的设计与实现[D];杭州电子科技大学;2017年
9 黄乃岳;双左手材料环境稳定性研究[D];江西师范大学;2017年
10 金农;双左手频带的微波左手材料的设计[D];江西师范大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 本报记者 陈卓;白洋:陶瓷可以做任何事情[N];中国青年报;2014年
2 总后勤部军需装备研究所 施楣梧 肖红 北京工业大学 王群;电磁纺织品发展三方向[N];中国纺织报;2014年
3 新华;南京专家寻找神秘“隐身世界”[N];江苏科技报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978