文档介绍：新型天线及发展趋势简介
摘要:随着现代无线通信技术的发展壮大,对天线的性能要求越来越高。因此,近些年来,关于天线的研究也在不断的深入,其中出现了多种性能卓越的新型天线。本文首先介绍两种新型天线,分别是采用空腔模型法设计的以双负材料为介质衬底的新型微带天线和新型圆极化天线。并于此基础上对新型天线研究的热点趋势进行简要概述与介绍。
关键词:新型天线,双负材料,圆极化天线
Abstract:With the development of modern munication technology,the demands on the performance of the antenna is getting higher and ,in recent years,the research on antenna has been deep,including a variety of excellent performance of new type paper first introduces two new antenna,which was designed using the cavity model method respectively by the double negative material as the dielectric substrate new microstrip antenna and the new type of circular polarized the basis of those ,the research on new antenna with a brief overview and introduction to hot trend.
Keywords:the new antenna,double negative,circular polarization antenna
引言
伴随着科学技术的飞速发展,人类进入了一个崭新的信息化时代,因此对通信技术的应用提出了更高的要求。现代通信系统,不仅要求高质量地传输语言、文字、图像、数据等信息,而且要求设备宽带化、小型化、通用化。天线作为辐射和接收电磁波的部件,是无线电通信系统的重要组成部分。因此,与通信技术的发展相适应,宽带小型化天线的研究也日益活跃,成为天线应用技术研究领域里的一个重要的分支。
在通信领域,随着软件无线电台以及保密通信技术中的跳频、扩频技术的快速发展,跳频电台的跳频速率达到每秒几千次,跳频的宽度也越来越宽,调谐天线已经很难满足这样的要求。解决上述矛盾的有效办法是:研制高性能、宽频带、小型化天线。
新型天线的研究与制作,特别是应用于用途的天线基本上是基于上述三点而进行的。
新型宽频带微带天线
双负材料基本理论
无源区内时谐场麦克斯韦尔(Maxwell)方程为:
(1)
根据(1)式,平面波满足齐次亥尔姆霍茨(Helmholtz)方程,即
(2)
其中,,只要>o,Helmholtz方程就有波动解,当介电常数和磁导率同时为正值或负值,均满足有解条件。
对于无耗、均匀、各向同性的媒质,由式(1)可推出:
(3)
当和时,、和满足右手螺旋关系,当和时,、和满足左手螺旋关系。
描述电磁能流与电磁场分量问关系的坡印亭(Poynting)定理在双负材料中仍然成立。则Poynting矢量与波矢量方向相反,如图1所示,表明在双负材料中,电磁波的相速与能流方向相反。双负材料所具有的不同特性正是基于这一点的。
图1 Poynting矢量与波矢量方向关系示意图
基于双负材料的微带天线设计
双负材料结构设计原则
常见的双负材料结构主要分为谐振型Wire/SRR结构和非谐振型传输线结构。与后者相比,Wire/SRR结构最大的优势在于容易工程实现并且易于构造二维或三维双负材料结构。
基于Wire/SRR结构的双负材料要求入射电磁波电场分量与金属丝Wire的轴向平行,磁场分量穿过谐振环SRR,如图2所示,材料才能在入射波方向上呈现出双负特性。
图2电场磁场分量方向示意图
双负微带天线的设计
根据空腔模型理论以及传输线模型,设计以普通材料为介质衬底的微带天线,基本结构如图3所示。
图3 普通材料的微带天线结构示意图
通过软件仿真寻求良好的微带贴片设计参数:微带贴片长度L=,贴片宽度W=。普通材料1的=,普通材料2的=,两种介质衬底尺寸均为100mm100 mm,,馈电方式采用同轴背馈,由此得到以普通材料为衬底的微带天线。
在此基础上,用已制备的100mm