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1、单环SRR型天线罩参数对天线增益影响探究摘要：本文以左手材料为研究背景，研究其应用于微带天线对增益特性的影响。在加载n*n单环SRR型左手材料的天线罩微带天线的基础上，对SRR环参数包括SRR环的数量,开口宽度等对增益性能的影响做了分析，最后选定优化效果最佳的参数。关键词：左手材料，SRR环，增益提高作为一种新型电磁材料，左手材料具有独特的电磁特性，如负折射率，负多普勒效应，逆楔伦可夫辐射等。与传统天线相比，利用左手材料设计出的新型天线具有性能和结构上的双重优势，在商业和军事上均有广阔的应用前景。本文在加载n
2、*n单环SRR型左手材料天线罩的微带天线基础上，对SRR环各参数包括SRR环数量，开口宽度对增益性能的影响做了分析，最后选定优化效果最佳的参数。1加载SRR型天线罩的微带天线图1单环SRR型天线罩模型如图为加载单环SRR型天线罩的矩形微带天线结构。天线采用谐振频率为2.45GHz的矩形微带天线，尺寸见表1。天线罩为介电常数4.4,厚度1.6mm的FR4环氧树脂板，大小为74.45mmX74.52mm。罩上印刷7*7共49个SRR,每个SRR开口谐振环大小均相同，外径=3mm,内径=2mm,环的开口宽度-0.5
3、mm,各SRR环间距=4mmo为了能更好的改善天线的性能，下面对天线罩的变量参数进行优化，使其性能达到最佳效果。表1变量定义2SRR环的数量对天线性能的影响设天线罩SRR环的参数、、、均不变，以谐振环数量为变量，分别建立5*5、6*6、7*7三组环的阵列，得到如下结果。图25*5、6*6、7*7三组环阵列的S11参数从上图可看出，改变SRR谐振环个数对天线的回波损耗几乎无影响，谐振效果和谐振频率点基本保持不变。(a)远场主极化面方向图(E面、H面)(b)Thete由-10°到30。增益放大对比图35*5、6*
4、6、7*7三组环阵列的增益对比从图3可知，改变环的个数对方向性无影响，但对增益有较小影响。数据表明，7*7,6*6,5*5个SRR天线罩天线最大增益分别为4.14dB,4.09dB,4.06dBo可得出结论，随着SRR环的个数的减少，天线的增益随之降低。故依然选取7*7的SRR型天线罩。3SRR环开口宽度对天线性能的影响从上面优化的结果可以看出天线罩为7*7的阵列时，增益效果最好，因此本次参数优化时设定为7*7阵列天线罩,参数、、均不变，以环开口宽度为变量进行优化。扫描参数分别为0.5mm,0.6mm,0.7
5、mm,0.8mm,0.9mm和1mm。图4SRR环不同开口宽度对应的Sil参数从上图得出，天线罩上SRR环开口宽度的改变对回波损耗无影响，谐振效果和谐振频率点基本保持不变，都能达到工程上的要求。(a)远场主极化面方向图(E面、H面)(b)Thete由-10。到30。增益放大对比图5SRR环不同开口宽度的增益对比从图5可知，SRR开口宽度对方向性无影响，虽然对增益的影响不大，但对不同宽度的增益还是略有不同。由仿真数据可知，对应SRR环不同的开口宽度=0.5mm,0.6mm,0.7mm,0.8mm,0.9mm和l
6、mm时，天线的增益分别为4.14dB,4.15dB,4.16dB,4.17dB,4.24dB和4.17dBo除lmm点外，宽度值的增加导致天线的增益略有变大，在=0.9mm时达到最大。因此，选取开口谐振环SRR的开口宽度=0.9mmo4结论同目前其他学者采用的方法相比，本文主要利用控制变量法分析了SRR各个参数对加载n*n单环SRR型左手材料的天线罩的微带天线增益特性的影响。得出如下结论：随着SRR环的个数的减少，天线的增益随之降低，故选取7*7的SRR型天线罩。在SRR环的开口宽度上选取二0・9mm。参考文
7、献[1]J.R.James,P.S.HallandC・Wood,"MicrostripAntennaTheoryandDesignv,London：PeterPeregrinus.LTD,1981,pp.101-103[2]T.C.Han,M.K.A.Rahim,T.Masri,M.N.AKarim,“LeftHandedMetamaterialDesignforMicrostripAntennaApplication^,ProceedingsofAsia-PacificMicrowaveConference
8、2007Vol.32,No.10,PP.2124—2128[3]刘亚红，左手材料基本特性及其在微带天线中应用研究，西北工业大学硕士论文，2006[4]李彦霏，逮贵祯：具有介质覆盖层的微带贴片天线方向性研究，系统工程与电子技术，2010
