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源于人工电磁材料的双频高效电小天线
梁爱梅，李莉*匹配，故而导
致了其辐射效率低下。传统解决匹配的方法是在电小天线的前端加入匹配网络使其能够与馈
电系统相匹配。由于该方法没有从根本上解决电小天线辐射电阻小的问题，所以天线总效率
并没有很大的改善。
人工电磁材料受到越来越多的关注，Ziolkowski 等人首先将其用于提高电小天线效率的
研究之中，发现当在电小天线近场包围一层合适的人工电磁材料时，电小天线的效率显著提
高[2]，将其称为基于人工电磁材料(Metamaterial-based)的电小天线。用等效电路原理分析，当
偶极子附近包围一层负介电常数(epsilon negative-ENG)材料时，由于偶极子的输入阻抗有很
小的电阻分量和很大的容抗分量，而 ENG 材料的效果相当于提供了感抗分量和辐射电阻分
量。此感抗分量与偶极子本身呈现的容抗分量相互抵消，使得电抗部分趋于零；此辐射电阻
作者简介：梁爱梅，（1987-），女，硕士研究生，主要研究方向：源于人工电磁材料的电小天线
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分量有两个作用：一方面提高了天线系统的电阻，易于与馈电系统实现匹配，提高了馈电效
率；另一方面极大程度的增大了辐射电阻，提高了天线系统的辐射效率。这样，整个系统无
需外部匹配网络而实现了自谐振。而后 Ziolkowski 等人基于以上原理进行了进一步的研究，
用一种特殊的结构代替人工电磁材料，同样极大程度上提高了电小天线的整体效率[3]，将其
称为源于人工电磁材料(Metamaterial-inspired)的电小天线。所谓“源于”是指寄生结构可由
传统材料实现，其思想源于前面所述人工电磁材料对电小天线所起的作用的理论。本文通过
对其原理的分析，提出了一种新型结构的双频电小天线，该电小天线能在两个频点实现高效
率。
1 天线分析与设计
由基于人工电磁材料的电小天线实现匹配的思想，Ziolkowski 等人设想用一种寄生结构
代替 ENG 或 MNG 材料，进而提出了源于人工电磁材料的高效率电小天线。文献[4][5]分别
介绍了三维结构和二维结构的源于人工电磁材料的基本磁阵子型电小天线，其中用某种特定
结构等效为电容的作用，从而实现与磁振子电小天线的匹配。文献[6][7]介绍了源于人工电
磁材料的基本电阵子电小天线，其中以某种寄生结构等效为电感的作用而实现与基本电阵子
电小天线的匹配。以上所述的电小天线系统通过调节天线关键尺寸以调节谐振频率，使得天
线在指定的频