左手材料天线的研究与设计.pdf

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1、左手材料天线的研究与设计郑祥来2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540左手材料天线的研究与设计作者姓名郑祥来学院名称物理学院指导教师史庆藩教授答辩委员会主席韦浩教授申请学位理学硕士学科专业物理学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchanddesignoftheantennawithLeft-handmetamaterialsCandidateName：XianglaiZhengSchoolorDepartment:PhysicalScienceFacultyMentor:Prof.QingfanShiChair,ThesisCo

2、mmittee：Prof.HaoWeiDegreeApplied:MasterofScienceMajor：PhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的

3、说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要由于左手材料特殊的电磁特性，近年来它受到了研究者的广泛关注。本文详细研究了国内外学者在左手材料研究方面的现状，发现左手材料在天线设计方面也具有显著的优点。随着现代通信技术的发展，对具有超宽带、多频带、小型化特性的天线的需求日益明显。本文紧密围绕具有超宽带特性的左手材料天线，分析了十字架结构、SRR结构及其变形结构DSRR的谐振特性，并借助仿真软件CSTMicrowaveStudio设计了两款结构简单、便于加工的超宽带左手材料天线。本文首先提出了一款单频超宽带十字架左手材料天线，该天线能够运行在3-9GHz下，并且利用CST微波仿真软

4、件探究了介质板的介电常数、介质板的厚度、馈电线的宽度等参数对天线性能的影响。结果显示：天线的绝对带宽达到为1.84GHz，天线在工作频率内具有良好的辐射特性，而且在5.15-5.825GHz频带内的陷波特性有效的防止了WLAN对UWB信号的干扰。另外，本文使用一种变型的SRR结构提出了一种新颖的多频带超宽带天线。这种天线运行在2.5-9.5GHz范围内，而且研究了DSRR结构的电容和电感对天线性能的影响。结果显示：所提出的天线具有三个带宽并且能够完全覆盖WLAN和WIMAX所在的频带范围，这三个频带的带宽分别是1.05GHz(2.87GHz~3.92GHz),1.22GHz(

5、5.08~6.30GHz),1.77GHz(7.55~9.32GHz)，而且可以应用在X波段。天线在工作频率内具有良好的辐射特性。在整个频率范围内天线的增益都在3.2dBi以上，适用于无线通信系统。KeyWords:左手材料,DSRR,CSTMicrowaveStudio,超宽带,多频带IAbstractItiswellknownthattheLeft-handedmetamaterials(LHM)havespecialelectromagneticproperties,soithasreceivedgreatattentioninrecentyears.Weinvesti

6、gatedthepresentsituationofthedomesticandforeignscholarsstudy’sofleft-handedmaterials,foundthatthelefthandmaterialsalsohassignificantadvantagesinantennadesigns.Withthedevelopmentofmoderncommunicationtechnology,thereisanincreasingdemandfordifferentapplicationsofantennas,especiallyminiaturized

7、,multi-bandandultra-widebandantenna.Inthispaper,weanalyzetheresonancecharacteristicsofthecrossstructure,SRRstructureanddeformedstructureDSRRwhicharoundtheleft-handedmaterialswithultrawidebandcharacteristicsclosely.WiththehelpofsimulationsoftwareCSTMicrow