基于超介质的高增益射频天线技术研究与设计

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1、去糾成丈芽去ＵＮＹＯＬＥＣＴＲＯＮＩＣ９ＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬ日ＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＶＥＲＳＩＴＦＥＩ专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ，儀Ｉ论文题目基于超介质的高增益射频天线技术硏究与设计专业学位类别工程硕±学号２０１３２２０１０７２１作者姓名動指导教师文光俊教授独创性声明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

2、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夕ｈ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硏究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者寐名：曰期：年／月旧论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有枚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閲。本人授权电子科技大学可将学位论文

3、的全部或部分内容编入有关数据库进巧检索，可Ｗ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盾应遵守此规定）别令签：《作者签名；导名师．Ａ节和＞口：ｉ日＞八年＾月日期、分类号密级注1UDC学位论文基于超介质的高增益射频天线技术研究与设计（题名和副题名）杨力（作者姓名）指导教师文光俊教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016年4月15日论文答辩日期2016年

4、5月24日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。HighGainRadioFrequencyAntennaTechnologyBasedOnMetamaterialsAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:LiYangSupervisor:GuangjunWen

5、SchoolofCommunication&InformationSchool:Engineering摘要摘要电磁超介质被提出后便由于其特殊的电磁特性得到了广泛的关注，并且电磁领域内的众多学者对其进行了大量深入的研究。但是这些研究主要集中在三维块超介质，三维超介质结构复杂，在天线设计中很难实现共形设计。近年来，超表面的提出解决了这一问题，超表面作为超介质的延伸和拓展，其是由超介质单元结构阵列构成的二维薄层平面。按照特定的方式组合不同结构参数的超介质单元结构可以实现对电磁波反射/传输相位、极化方式

6、、传播模式等特性的调控。通过加载不同性质的超表面可以改善天线的特性。射频识别作为一种当前广泛应用的自动识别技术，要求读写器天线具有宽带、圆极化和高增益的特性，然而常见的天线总是存在着这样或那样的不足，限制了其使用范围。5.8GHz频段作为RFID应用标准中的频段之一，具有背景噪声小，数据传输效率高的特点，常被应用于电子不停车收费系统、仓储物流系统等。常见的5.8GHz频段天线存在着面积较大、极化带宽窄、增益小、结构复杂等问题。本论文根据超表面的基本理论，并结合色散模式图对超表面进行了深入的研究。

7、同时，将超表面应用于微带缝隙天线实现了天线的宽带化和圆极化特性，以及该天线具有高增益和低剖面的特性。本论文主要研究工作及创新点如下：1.采用传输线模型和空腔模型理论，分析了典型超表面单元结构的色散特性，通过对比理论计算和数值模拟仿真得到的不同个数单元结构的色散曲线，验证了仿真模型的正确性。进一步通过模型仿真得到指定工作频率（5.8GHz）的超表面单元结构参数。2.通过研究微带缝隙天线接地板与超表面金属贴片之间的电场分布，分析了超表面加载微带缝隙天线实现宽带特性的机理。在该理论的指导下，实现了微带

8、缝隙天线的宽带化，同时提高了微带缝隙天线的增益，改善了微带缝隙天线的方向图。通过加工测试进一步的验证了该理论的正确性。3.依据二正交线极化波可合成圆极化波的理论方法，设计实现了两种极化模式转换超表面——切角型超表面和单边延长型超表面，并通过等效电路理论分析了这两种超表面实现极化模式转换的可行性。4.通过超表面实现宽带特性的原理和上面设计实现的两种极化模式转换超表面，设计了两款基于微带缝隙天线的宽带圆极化天线，同时具有高增益和低剖面的特性。并对切角型超表面加载微带缝隙天线进行了仿真优化设计和物理实