关于天线外文翻译.docx

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关于天线外文翻译

网格结构和电磁带隙结构和贴片天线中的应用研究

摘要：

在本文中，我们提出了一个新的超材料的设计和电磁带隙（EBG）基于金属网格的双层结构。

采用有限积分技术，电磁性能电网的结构特点进行了研究，这种结构已被用来提高贴片天线工作在11GHz的性能。

天线在基板上的表面波可能是抑制电网的电磁带隙结构的行为时，作为底物，并提高其增益为9.21分贝5.64分贝。

当这个结构也作为天线覆盖，增益13分贝已经实现由于其材料的行为。

超材料的聚集效应，在天线的半功率波束宽度方向的一个巨大的改进提供（HPBW）h为提高到32.78和31.58在108.38和93.58分别E-H面。

关键词：

超材料和光子带隙结构，天线设计，建模和测量

引言

在过去的几年中，天线工程师表明复合周期结构如电磁带隙（EBG）结构的极大兴趣，由于其独特的物理性质和新的应用。

EBG抑制传播的电磁（EM）在一定范围内的波频率称为带隙，这取决于它的材料和几何参数。

黄和体育NG用蘑菇型EBG降低天线阵元之间的互耦。

禅师等。

描述一个微带贴片天线，它不激发表面波与帮助一个二维（2D）EBG结构。

同样，超材料的方法已被广泛用于获得高性能天线一个很有前途的方法。

诸等。

用超材料用于定向发射的含正方形点阵的铜网。

一个倒S形金属环阵列结构是由吴等人用。

提高天线增益。

吴某L.描述各种超材料结构的使用是提高基板的贴片天线增益。

虽然这些方法表现出良好的改善，天线性能，单独的证明会更好当EBG和介质天线同时使用。

然而，同时应用电磁带隙结构和材料出现严重的并发症，由于各自不同的几何设计。

因此，有严格的要求的一个结构，它可以表现出的磷电磁带隙结构和材料的有效利用两种复合材料与一个单一的设计优势分析。

在本文中，我们提出了一种结构的基础上印刷两个交叉条一个介质的两侧，既EBG和超材料的行为。

其结构是在CST微波工作室和它的传输系数分析和检索的电磁参数展示其带隙特性和左手（LH）在两个不同平面的传播行为。

此外，这种结构作为基板以及微带轻拍覆盖通道在11千兆赫的天线，以提高其性能，通过抑制表面波和聚焦的辐射场。

超材料的性能研究

图1

（1），该单元电池的结构是由双交叉的金属条纹印刷在电介质基板的两侧。

对结构参数进行了优化LH的行为获得约11GHz。

传输线（TL）理论可以用来理解该结构LH的行为。

基片两侧的印刷体可以是模型作为电感器，它是由金属板之间的金属板构成的电容器连接在两个侧面。

该理论认为该材料是谐振式结构有一些谐振频率取决于电感和电容的值。

图1结构作为工作介质。

（一）具有尺寸L=13.6毫米的单元，W=0.7毫米，H=3.5毫米，与基板的介电常数为3.7。

（乙）透射系数。

它已被证明是一个由金属细丝的周期性的网状结构，当其特征尺寸（导线段，段）小的波长相比，行为ES作为一种低等离子体频率的均匀材料。

当结构是模拟在平面波入射平面的情况下，电场沿长度而变化的导体和行为像一个连续的等离子体介质具有特定的等离子体频率。

这种连续的等离子体介质产生负介电常数低于等离子体频率。

随时间变化的磁场诱导电流环之间的两个层的金属条纹组成的传导和位移电流，引起磁矩。

诱导MAG磁力矩与施加的磁场

图2检索结构参数。

（一）有效的介电常数，

（二）有效磁导率，（三）有效折射率，及（4）介质的有效阻抗。

图3EBG结构。

（一）图1相同的单元来实现尺寸L=3毫米的EBG行为，W=0.2毫米，H=0.5毫米，与基板的介电常数为3.7；（b）S参数显示一个带隙的8个14兆赫波段。

这种行为类似于磁性材料，导致负磁导率在谐振频率。

采用有效介质理论和均匀化方法计算电磁特性提出的结构如有效波阻抗（Zeff）和有效折射率（Neff），从周期结构的散射参数，对于一个正常的事件NCE平面波。

（1）

（2）

3、其中N（ω）=Neff（ω）-ikeff（ω）和R01=（Zeff-1）/（Zeff+1）。

标志（Zeff）是由有效介质条件所决定的，即Re（Zeff）≥0和Im（Neff）≥0。

最后通过倒置的关系NeFF=和Zeff=计算有效介电常数和有效磁导率。

散射参数如图1（乙）和有效介质参数如有效介电常数和有效渗透率的结构图2给出。

从这些参数中，有效介电常数和有效磷的真实部分是清楚的渗透是负面的，同时在一个频段，这将导致一个负折射率值在该频带。

虚构的部分在图2有效折射率和有效波阻抗实部的正面价值（C）和2（d）满足无源介质条件。

4、EBG行为调查

定制尺寸图1相同设计的模拟材料的平面波入射下研究结构的带隙特性如图3所示

（一）。

作为结构与电磁波相互作用，感应电流在顶部和底部的金属板诱导。

这个场平行于表面电荷建立原因在平行板的两端，它可以被描述为一个电容。

由于电荷来回晃动，沿着一条很长的路流过这块板。

这些电流是磁场和电感。

现在，表面阻抗等于一个并联谐振电路的阻抗，包括表电容和表电感。

（3）

表面是在较低的频率，并在更高频率的电容电感。

阻抗是非常高的共振频率附近

（4）

我们将高阻抗与禁带宽度相关联。

因此，通过选择的值的电感和电容，我们可以模拟在所需的频率范围内的带隙。

结构的参数进行了优化，以提供高阻抗约11千兆赫的频率。

该结构的模拟传输系数，由于在图（b），显示8–14清晰的带隙千兆赫波段。

在这个乐队的结构表现为波在结构平面行波高阻抗的介质，介电常数的多个值的带隙的变化（εR）一图4

（1）4

（1）和

（二）。

显然，高阻抗区域的长度和介电常数的反比比例变化。

4、天线设计及其表面波抑制

微带贴片天线谐振在11GHz的设计如图5所示

（一）。

它由一个矩形贴片放置在基板与地面平面的底部。

当它被一个共同的—轴向进给，它辐射的电磁能量由于边缘fi领域在片槽形成垂直方向。

天线的回波损耗几乎被发现

图4不同值的带隙特性的变化：

（一）介电常数和

（二）周期性（带长度）。

210分贝在11GHz的如图5（b）（红色线），和相应的增益约5.64分贝从3D远图6fiELD模式（C）。

X射线平面辐射图中的极图披¼08），如图8（a），表明该天线的辐射在一个宽的角度108.38。

一个显fi不能量的能量被困在造成不必要的表面波损耗衬底，WH如果被抑制的话，我会增加天线的增益[17]。

压制面波，在最后一节设计的EBG结构作为贴片天线基板（图5（c）和（d）5）。

EBG层被夹在两个低介电基板和金属条下面的补丁之间的饲料减少去除条带的直接激励。

在它的带隙内地面天线的谐振频率，它不允许在基板的面波传播；作为一个结果，整个场领域在垂直方向上的辐射和增强的增益。

图6（a）和6（b）给出的EBG基板的面波压制一个清晰的画面。

由于这一损失提高到218.5分贝（图5（b）蓝线）和远fi场模式，图6（d）描绘了9.21dB的增益，增益为3.57dB的改善具有比较传统的天线由于面波压制。

五EBG衬底和介质覆盖天线

为了进一步提高天线的性能，12×12周期细胞的超材料在第二部分设计是放在上层的天线如图7所示

（一）

图5

（一）尺寸L=W=30毫米微带贴片天线的设计，LP=6mmwp=8.5mm，H=1.5mm,T=0.5mm；（b）的贴片天线的回波损耗（红色线）和EBG衬底天线（蓝线）；（c）对EBG衬底角度天线设计；和（d）侧视图。

图6

（一）近场的变化在传统的贴片天线显示面波，（b）在EBG天线近场的压制面波的变化，（C）常规三维远场模式（d）天线，并对天线的远场模式3DEBG衬底.

因为封面上是一个具有负折射率材料表明对LH，辐射事件聚集效应，这是类似案件的光波通过转换时前透镜。

在这里，补丁和超材料的“D”之间的距离进行了优化，值32毫米以获得更好的聚焦效应。

组合结构的三维辐射方向图7（乙）显示的增益相比，传统的天线值的2倍以上的改善。

这种改进的增益清楚地描述的天线的辐射特性已由于该材料盖的改进。

没有覆盖，从贴片天线发射分布在广泛的角度，由于其球形波前，因此其定向增益是非常低的，如图7所示。

超材料的方法最小的球面波从天线到fl模式（图7（d））；由于增加了整个辐射在正常方向。

围绕中心的辐射场事件的一部分超材料的祗园有准直由于其引力透镜效应，但在超材料的边缘进行散射和遭受一些损失的部分事件。

在方向性的增强考虑到在结构的表面上的漏波，可以解释其天线的情况。

博瑞–佩罗特天线。

这样的漏波的衰减常数，如果已知的，提供了装置，用于设计正确的盖大小，以避免衍射效应。

图8比较了极图远场模式，这清楚地表明，超材料覆盖将天线高度定向降低其E面半功率波束宽度（HPBW）从32.78到108.38。

一的EBG基板和材料覆盖在传统的贴片天线的作用是明确的从图9的完整画面。

同样明显的是，这种EBG作为基材使用fi显著意义降低远场模式的旁瓣电平。

这些都是在表1中总结的结果。

5、结论

基于这些结果，它是明确的，所设计的结构具有EBG的带隙特性以及介质LH的行为。

这些特性使得这种结构独特、fiRST吧的一种能够抑制表面波在纳入基板和显示聚焦效应对辐射时使用的微带贴片天线的覆盖。

设计结构是平面和

很容易制作，可以简单地与微带天线。

因此，这种结构可以是一个强大的选择，以消除由于不同的几何形状和三维设计中的并发症EBG和超材料包裹体的设计

图7

（一）对介质覆盖微带贴片天线的EBG基板，（b）三维辐射模式，（C）仅从贴片天线的辐射模式，和（d）超材料覆盖。

图8

（一）从传统的微带天线的辐射极坐标图，（b）对超材料覆盖EBG衬底天线辐射极坐标图。

图9不同设计增益的辐射图。

表1增益和不同的天线方向性比较

出处

Kumar,Anand;Kumar,Dinesh;Mohan,Jitendra;etal.InvestigationofgridmetamaterialandEBGstructuresanditsapplicationtopatchantenna[J].INTERNATIONALJOURNALOFMICROWAVEANDWIRELESSTECHNOLOGIES.2015,7（6）:

705-712.