EBG天線的設計研究.pdf

1、21世紀以來，電磁帶隙結構、左手材料、雙負媒質、軟/硬表面等新穎的人工電磁超材料不斷涌現(xiàn)，它們因為具有自然界材料所不具備的新穎的電磁特性而在無線通信及微波射頻等領域具有巨大的應用潛力。電磁帶隙（EBG）結構，因具有獨特的頻率帶隙和相位帶隙兩大特性，為當前天線設計領域出現(xiàn)的關鍵技術難題提供了可能的解決方案。因此，設計新型的EBG結構并探究EBG結構在天線新領域設計中的應用具有學術價值和應用前景。本文基于EBG頻率帶隙和相位帶隙特性，設計研

2、究了多款新型高性能 EBG天線，軟件仿真和實測結果證明了設計方法的有效性。其研究內容和研究成果概括如下：
　　首先，通過電磁理論和數(shù)值仿真的方法，分析了EBG結構頻率帶隙和相位帶隙兩個基本特性的形成機理，并運用合適的仿真模型分析了EBG關鍵參數(shù)對EBG頻率帶隙和相位帶隙的影響，為后續(xù)EBG天線的設計研究打下了理論基礎。
　　其次，基于EBG結構的頻率帶隙特性，針對現(xiàn)有陷波技術中尺寸大、陷波頻段少、阻帶寬、陷波頻段相互影響等技

3、術難題，設計了改進型SCLV-EBG單元諧振器，大大減小了EBG諧振器的尺寸和諧振帶寬。以此為基礎，設計了多款基于SCLV-EBG諧振器的單陷波和四陷波超寬帶天線，經過軟件仿真和實物測試，所設計的SCLV-EBG四陷波天線滿足超寬帶無線通信系統(tǒng)的帶寬要求，并有效地抑制了WiMAX、WLAN雙頻、X波段下行衛(wèi)星通信四個頻段的信號，各個陷波頻段隔離度高，具有較高的頻譜利用率和穩(wěn)定的輻射特性。
　　最后，基于EBG結構的相位帶隙特性，針

4、對EBG相位帶隙反射板天線設計中剖面高、反射板面積大、輻射增益小、極化轉換效率低等技術難題，以雙向輻射偶極子為天線原型，首先設計了C-EBG反射板低剖面天線，整體剖面僅為天線工作頻率波長的1/11。在此基礎上，設計了小型雙層互補EBG高增益天線，天線面積減小了61.93％，并大幅提高了天線的輻射增益，通帶內增益最大提高達13dB。然后，設計了HP-EBG高增益圓極化天線，在保證天線低剖面、小型化、高增益的基礎上，實現(xiàn)了天線通帶內152M