基于透波增强特性的高增益天线设计
左手结构材料在天线中的应用
学号：P200702040密级：微波透波增强特性及在天线中的应用研究Research on characteristics of enhanced microwave transmission and application in theantenna姓名刘义学科专业电磁场与微波技术研究方向电磁散射与目标识别指导教师李民权教授完成时间2012年4月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及取得的研究成果。
据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他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研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人授权可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、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后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：摘要自Ebbesen等人发现透波增强现象以来，金属-介质界面的电磁特性、金属孔/缝和周期皱褶结构透射特性的研究迅速成为研究者们的研究热点。
从而使得研究光电器件及其光学材料进入了一个新的时代。
然而大多数研究都聚焦在光学范围的贵金属上，微波范围内却很少研究。
而微波段的透波增强研究，在微波性能调控、新型微波器件及超导薄膜微波非线性器件设计等方面具有重要的意义。
本文主要基于微波段的透波增强研究，把透波增强现象应用于天线设计中，在分析几种透波增强结构基础上，提出了一种新型的平板馈电天线，由亚波长环形孔周围环绕凹槽结构组成。
【CN109761629A】BN增强的透波陶瓷基复合材料雷达天线窗天线罩及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910206746.0(22)申请日 2019.03.19(71)申请人 江西嘉捷信达新材料科技有限公司地址 330000 江西省南昌市南昌高新技术产业开发区高新二路18号创业大厦502室(72)发明人 吴宝林 侯振华 (74)专利代理机构 北京酷爱智慧知识产权代理有限公司 11514代理人 张绍磊(51)Int.Cl.C04B 35/80(2006.01)C04B 35/84(2006.01)H01Q 1/42(2006.01)(54)发明名称BN增强的透波陶瓷基复合材料雷达天线窗/天线罩及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种BN增强的SiO 2f /SiO 2透波陶瓷基复合材料雷达天线窗/天线罩及其制备方法，包括步骤：S1：将SiO 2f 升温后保温；S2：之后浸泡在硝酸溶液中煮沸，取出清洗并干燥；S3：之后浸渍于硅溶胶中，抽真空保压，再加压并保压，取出干燥；S4：之后通入氨气、三卤化硼和载气；再加压并进行升温和保温处理，冷却，取出测算密度；S5：重复步骤S3、S4，至相邻两次密度差不超过0.05g/cm 3。
该雷达天线窗/天线罩密度1.8-2.0g/cm 3，抗弯强度>280MPa，10GHz下介电常数2.8-4.5，介电损耗<0.025，可用于2000℃瞬时高温，满足高速飞行器对雷达天线窗/天线罩的使用需求。
权利要求书2页 说明书4页CN 109761629 A 2019.05.17C N 109761629A权 利 要 求 书1/2页CN 109761629 A1.一种BN增强的SiO2f/SiO2透波陶瓷基复合材料雷达天线窗/天线罩的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1：将SiO2f升温后保温；S2：将经过S1处理后的SiO2f浸泡在硝酸溶液中，煮沸预设时间，之后取出清洗并干燥；S3：将经过S2处理后的SiO2f浸渍于硅溶胶中，先抽真空保压，之后加压并保压，再取出干燥；S4：将经过S3处理后的SiO2f放入高温烧结炉中，通入氨气、三卤化硼和载气；之后加压并进行程序升温和保温处理，再冷却至室温，取出测算密度；S5：依次重复步骤S3、S4，直至相邻两次密度差不超过0.05g/cm3。
一种新型高增益贴片天线阵的研制
基地钻孔型贴片天线 ， 口径耦合馈 电地面腐蚀型贴片天线 以及同轴线馈 电的高阻抗表面型贴片天线均可 以 有效地提高天线增益。此外 ， 由于微带贴片天线在合理选择不同厚度和不同介电常数的介质板覆盖时 ， 可以 有效提高增益 ， 因此在距离参考天线表面一定距离处增加不 同 Ｐ Ｇ结构的覆盖基板 ， 以明显改善天线辐 Ｂ 可 射性能ｌ 。文献Ｖ １ ］ ９ ９— １ 对具有不同 Ｐ Ｇ覆盖结构以及复合结构的贴片天线在改善 天线辐射性 能方面 Ｂ 作了深人的研究 ， 并取得了较好 的结果 ， 但也存在一些 明显 的缺点 ， 中最主要 的就是 Ｐ Ｇ结构复杂 、 其 Ｂ 尺寸
太 大 。这 样在微 波频 段 的工程应 用 ， 其是 Ｋ 尤 ｕ波段 阵列 天线 的应用 上 就变 得不 切 实 际。 因此 ， 了将 Ｐ Ｇ 为 Ｂ
结构有效地应用于微带贴片天线阵以提高其增益 ， 本文设计了一种 Ｋ 波段基底钻孔型 Ｐ Ｇ结构覆盖的多 ｕ Ｂ
层耦 合贴 片天线 ， 增益 可 以达到 １．４ｄ 。此结 构 在卫星接 收平 面 阵列 天线 的小 型化 等方 面具 有非 常 重要 １５ Ｂ 的实用价值 。
第 ｌቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ卷第 ３ １ 期
２１ ０ ０年 ６月
空
军
工
程
大
学
学
报（ 然科学版 ） 自
Ｖ０ ． １ Ｎｏ ３ １１ ．
ＪＵ Ｎ ＬＯ Ｉ Ｏ Ｃ Ｎ ＩＥ ＲＮ ＮＶ Ｒ Ｉ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ Ｄ Ｎ Ｏ Ｒ Ａ ＦＡＲＦ Ｒ ＥＥ ＧＮ Ｅ ＩＧＵ ＩＥ Ｓ Ｙ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ ＥＥ Ｉ Ｔ Ⅱ０ ）
Ｊｎ ２ １ ｕ ．０ ０
一
种 新型 高增 益 贴 片 天线 阵 的研 制
一种高增益多波束反射面天线设计
摘 要 ： 计 了一种 Ｋ 频段 的 宽 角覆 盖 高增 益 多波束 反 射 面天 线 。 该 天 线采 用双 模 圆锥 喇 叭 作 设 ａ
为馈 源 ， 以形成旋转性能 良好 的辐射方 向图， 且具有较 小的 口径 ， 易于实现 小间距组 阵， 高各独立波 提 束间的交叠电平 以保证对服务 区域 的良好覆盖性能 ； 用具有 高波束拟合效率 的六边形馈 源阵， 采 以获 得全球服务 区域 内的 良好覆盖 ； 通过馈 源的横向偏 焦， 实现反射 面天线的宽角覆盖 。仿真结果表 明， 该
ｓ ｕａｉ ｎ ｈｅｐ ｅｅ ｔｄ ａ ｔｎ ａｃ ｖ ｒ ｔ ｅｓｒｉ ｅｄ ｍａｎ ｏ ±７．。ｆｏ ０ ｉ ｌｔ ．ｔ ｒｓｎ ｅ ｎ ｅ ｎ ｏ ｅｓ ｈ ｅｖ ｃ ｏ ｉ ｆ ｍ ｏ ５ ｒ ｍ ３ ＧＨｚｔ １４ ｏ ３ ．ＧＨ ｚｗ ｔ ｈ ａｎ ｈ ｔ ｅｇ ｉ ｉ
Ａ ｓｇ ｆ ｇ ｉ ｕｔ ｌ－Ｂ ａ Ｒｅ ｌｃ ｏ ｔ ｎ ａ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｈ Ｇａ ｎ Ｍ ｌｐ ｅ ｅ ｍ ｆ ｔ ｒ Ｈｉ ｉ ｅ Ａｎ ｅ ｎ
ＬＩＢａ － ｎ Ｗ ＡＮＧ －ｆｎ ｏ ｍｉ ｇ， Ｙｕ ｅ ｇ
（ ｏ ６Ｒ ｓａ ｈＩ ｔｕ Ｅ Ｃ Ｊ ｘ ｇ ｈ ｉ ｇ３ ４３ ，ｈ ａ ， ． ｅｅｒ ｓ ｔ ｅｏ Ｃ Ｔ ，ｉ ｉ ， ｅａ １ ０３Ｃ ｉ ） ｖ３ ｃ ｎ ｉｔ ｆ ａｎＺ ｊ ｎ ｎ
２ １ 年第 ４ ００ 期
总第 １２ １ 期
通
信
对
抗
Ｎｏ４ ２ １ ． ０ ０
Ｃ０Ｍ ＭＵＮＩ ＣＡＴ１ ０Ｎ Ｃ０ＵＮＴＥＲＭ ＥＡＳＵＲＥＳ
Ｓ ｍ．１ ２ ｕ １
一
种高增益 多波束 反射 面天 线设计
李保 明， 玉峰 王
一种Ku波段高增益双频双极化微带天线的设计
等效 介 电常数 提 高性能 但 上述 天 线增 益一 般在 １ ８ ｄ Ｂ． １ ９ ｄ Ｂ左 右，本 文综 合运 用 上述 论
２ 阵列 设 计
为了获得较 高的增 益 ， 利用前面单元组成
４ ｘ ４阵列 ，如 图 ３横 向间距 １ ６ ｃ ｍ，纵 向间距
１ ８ ｃ ｍ。采 用 了 并 联 馈 电 网 络 组 成 阵 列 ， 结 构
接 收端的增益分别在 １ ９ ． ６ ７ ｄ Ｂ ，发 射端增益 ２ ０ ． ２ ８ ｄ Ｂ 。
Ｈａ
了加 工 工艺 。介 质板 ３为 Ｒｏ ｇ ｅ ｒ ｓ ５ ８ ８ ０材 料， 采用 Ｏ ． ２ ５ ｍ ｍ厚度使 电磁波尽可能的辐射出去 。
上 层 为 带耦 合 缝 隙 的反 射 面 ， 两 个 “ Ｈ” 型 缝
Ｌ ｙ
５ ． ９ ５
Ｌ ｘ
６ ． ９８
Ｌ ａ
２． ５
Ｈａ
２ ． ７
Ｔ ａ
０ ． ７
Ｇａ
０ ． ３
并且 增加 天 线结 构 强度； 同时 背 向增 加反 射板 ，天 线获得 高增益 和高隔离度 。仿真结果显示 ４ ＊ ４ 子 阵 具有 良好 的性 能，Ｖ Ｓ Ｗ Ｒ ＜ ２ ． Ｏ以 下 带宽分 别 为 １ ２ ． ２ ５ — １ ２ ． ７ ５ Ｇ Ｈ ｚ和
通信技术 ・ Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
一
种Ｋ ｕ波段高增益双频双极化微带天线的设计
文／ 付勇 。 尹治平 吕国强
表 １ ：天线单元优化后 的尺寸 （ 单位：ｍｍ）
本 文设 计 一 款 应 用 于 Ｋ ｕ波 段 移 动 卫 星 通 信 系统 的 双 频 双 极 化 微 带 贴 片 子 阵 天 线 ，天 线接 收端 为 垂直 极化 ，发射 端 为水 平极 化且 收发 共用 贴 片 口径，通 过增 加Байду номын сангаас 层掏 空介质 ，不仅 引入了空气层 ，
基于介质波束调制的高增益喇叭天线设计
２ ０ １ ５年 ６月
通
信
对
抗１ ０Ｎ Ｃ０ＵＮＴＥＲＭ ＥＡＳ ＵＲＥＳ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ５
基 于介质 波束调 制的 高增 益 喇叭天线设计
张明芳 １ ， 刘春 恒 ２刘 阳 ， 杨 小龙
ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ ｉ ｓ ｐｕ ￣ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｈｏ ｍ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ， ａ ｎｄ ｔ ｈ ｉ ｓ ｈ ｏ ｒ ｎ ａ ｎ ｔ ｅ ｎｎ ａ ｗｉ ｔ ｈ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ ｒ ｅ ｖ ｅ ａ ｌ ｓ ｈ ｉ 【 ｇ ｈ ｒ ａ ｉａ ｄ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ— ｃ ｙ ． Ｔｈ ｅ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ， ｆ ａ ｒ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ’ Ｓ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎｃ ｅ ａ ｂｏ ｕ ｔ ｎｔ ａ ｅ ｎ ｎ ａ ｇ ａ ｉ ｎ ｈ ａ ｖ ｅ ｂｅ ｅ ｎ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ＨＦ Ｓ Ｓ ．Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ ｈ ｏ ｒ ｎ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎａ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｉ ｎｔ ｏ ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ． Ｂｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ａ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ｈ ｏ ｎ ｒ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｏ ｂ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｒ ｅ — ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｃ ｏ ｍｉ ｎｇ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ａ ｎｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｖ ｅ ｌｓ ａ ｏ ｒ ｅ ｖ ｅ ｌｅ ａ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ｏ ｆ ａ ｃ ｏ ｍｍ ｏ ｎ ｈ ｏ ｎ ｒ ａ ｎ— — ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｉ ｓ ｏ ｎ ｌ ｙ ２ ２． ３ ％ ａ ｔ １ ４． ０ ＧＨ ｚ ．ａ ｎｄ ２ ７ ． ４ ５ ％ ａ ｔ １ ５ ． ０ ＧＨｚ ． Ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈｅ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｈ ｏ ｒ ｎ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎａ ｗｉ ｔ ｈ ｍｅ ｄ ｉ —
一种具有宽带及滤波器特性的高增益贴片天线[发明专利]
![一种具有宽带及滤波器特性的高增益贴片天线[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/533a5a12fab069dc51220139.png)
专利名称：一种具有宽带及滤波器特性的高增益贴片天线专利类型：发明专利
发明人：洪凯东,张晓,黄冠龙,袁涛,吴琼森,祝雷
申请号：CN201811140343.2
申请日：20180928
公开号：CN109193136A
公开日：
20190111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种具有宽带及滤波器特性的高增益贴片天线，包括介质基片、金属底板、辐射贴片、第一谐振单元、第二谐振单元和馈电体。
介质基片一面接金属底板，另一面接两谐振单元，辐射贴片位于两谐振单元上方，第一谐振单元和第二谐振单元为同心结构。
辐射贴片上开有两凹槽，开槽方向与构成第一谐振单元的矩形微带的方向垂直。
辐射贴片外轮廓为矩形，其边长均大于半个在工作频带内的自由空间波长。
组成天线的各层很薄，使得天线的剖面低。
通过在辐射贴片上开槽，改变天线在高阶谐振模式下的电流分布和场分布，通过压低E面的副瓣和缩小H面的波束宽度，极大地提高了天线的增益。
通过多个谐振单元耦合馈电引入多个谐振模式，提高了天线的工作带宽。
申请人：深圳大学
地址：518000 广东省深圳市南山区南海大道3688号
国籍：CN
代理机构：深圳市精英专利事务所
代理人：任哲夫
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基于尺寸渐变超表面宽带高增益低剖面天线
第 21 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.21，No.8Aug.，2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology基于尺寸渐变超表面宽带高增益低剖面天线师伟春1,2，王宏建*1,2(1.中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室，北京100190；2.中国科学院大学，北京100049)摘要：设计了一种基于尺寸渐变超表面的宽带高增益低剖面天线，该天线由双层超表面和一层微带缝隙组合而成。
双层超表面由分别印刷在2个介质板上的尺寸渐变六边形阵列贴片组成,贴片之间存在非等距间隙。
超表面单元尺寸渐变设计能够使天线产生多个邻近的谐振点，从而展宽带宽。
通过改变超表面天线尺寸结构，分析天线的宽带辐射特性。
为获得最佳宽带性能，采用遗传算法优化天线几何参数。
制作并测试了一款边长为43.3 mm，厚度为4.853 mm的样本天线用于验证仿真结果。
实测结果显示，该天线-10 dB阻抗带宽达到了54%(3.99~6.93 GHz)，最高增益达到12.05 dB，在4~6 GHz范围内增益保持在8 dB以上。
该天线实现了宽频带、高增益、低剖面的特点，适用于宽带高速率无线通信的诸多领域。
关键词：超表面；宽频带；高增益；低剖面；非均匀分布；尺寸渐变；遗传算法中图分类号：TN823+.24 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2021101Broadband high-gain low-profile antenna based on gradient size metasurfaceSHI Weichun1,2，WANG Hongjian*1,2(1.CAS Key Laboratory of Microwave Remote Sensing，National Space Science Center，Beijing 100190，China；2.University of Chinese Academy of Science，Beijing 100049，China)AbstractAbstract：：A broadband high-gain low-profile antenna based on gradient size metasurface is proposed. The antenna is composed of a double-layer metasurface and a layer of microstrip slot. Thedouble-layer metasurface is composed of gradient size hexagonal array patches printed on two dielectricplates respectively. There are non-equidistant gaps between these patches. This gradient design of themetasurface unit size can generate multiple adjacent resonance points to broaden the bandwidth. Theantenna's bandwidth radiation characteristics are analyzed by changing the size and structure of themetasurface antenna. In order to obtain the best broadband performance, genetic algorithms areemployed to optimize the antenna geometric parameters. To verify the simulation results, a sampleantenna with a side length of 43.3 mm and a thickness of 4.853 mm is fabricated and tested. The actualmeasurement results show that the -10 dB impedance bandwidth of the antenna reaches 54%(3.99~6.93 GHz), the highest gain reaches 12.05 dB, and the gain remains above 8 dB in 4~6 GHz range.Therefore, the antenna realizes the characteristics of wide frequency band, high gain and low profile, andcan be applied to many fields of wireless communication.KeywordsKeywords：：metasurface；broadband；high-gain；low-profile；non-uniform distribution;gradient size；genetic algorithm随着现代无线通信技术的快速发展，移动通信系统、雷达、卫星通信等对高速率数据传输和大信道容量的需求日益增长，宽带、高增益天线得到了快速发展[1-3]。
一种超宽带高增益对踵Vivaldi 天线
Ω 同轴接头馈电．
图 ２ 新型对踵 Ｖｉｖａｌｄｉ 天线
Ｆｉｇ ２ Ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ ａｎｔｉｐｏｄａｌ Ｖｉｖａｌｄｉ ａｎｔｅｎｎａ （ ａｎｔｅｎｎａ ２）
表 １ 天线结构尺寸
参数
值
参数
值
参数
值
图 １ 对踵型 Ｖｉｖａｌｄｉ 天线
１ 理论分析
为满足天线超带宽、 低驻 波、 高 增 益 的 设 计 要
求，本文在传统对踵 Ｖｉｖａｌｄｉ 天线的基础做了一些改
变，介质板两侧的辐射贴片采用相同结构，均由一个
微带线和两条指数型槽线构成，从而修正天线 Ｅ 面
方向图不对称性，并提高天线增益特性．其结构示意
如图 １ 所 示． 介 质 板 为 介 电 常 数 ３ ３８ 的 Ｒｏｇｅｒｓ
等 ［１２］ 采用分段线的负 μ 传输线加工了两个宽带天线． 由上述文献可
以看出，近年来大部分 Ｖｉｖａｌｄｉ 天线的带宽和增益均不高，并且未关注
到 Ｅ 面方向图的对称性和峰值角度偏移问题．
本文对传统对踵 Ｖｉｖａｌｄｉ 天线进行改进，设计了一种带宽 ３ ３ ～ ４０
收稿日期 ２０２１⁃０５⁃１２
构，由一个微带线和两条指数型槽线构
成． 在天线辐射方向添加一块梯形结构
介质板，将天线正反两面的表面电流限
制在天线辐射方向，既可以矫正 Ｅ 面方
向图的增益峰值偏移角度，也可以Байду номын сангаас升
天线 辐 射 强 度． 实 测 结 果 显 示， ３ ３ ～ ４０
ＧＨｚ 带宽内的驻波比均小于 ２，倍频带宽
大于 １２，增益为 １ ０ ～ １２ ６ ｄＢ． 该天线的
一种适用于微波RFID系统的+高增益平面YAGI天线
Propagation Society Int. Symp., Jun. 1991, vol. 2, pp. 616–619. [3] Deal, W.R., Kaneda, N., Sor, J., Qian, Y., Itoh, T., A new quasi-YAGI antenna for planar active antenna arrays, Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on Volume 48, Issue 6, June 2000, pp.910–918. [4] Sironen, M., Qian, Y., Itoh, T., A subharmonic self-oscillating mixer with integrated antenna for 60-GHz wireless applications, Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on Volume 49, Issue 3, March 2001, pp.442–450. [5] G.R. DeJean, T. T. Thai, M. M. Tentzeris, Design of microstrip bi-YAGI and microstrip quad-YAGI antenna arrays for WLAN and millimeter-wave applications, IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 2006, Albuquerque, NM, July 2006, pp 989-992. [6] G.R. DeJean, T. T. Thai, M. M. Tentzeris, Design and Analysis of Microstrip Bi-YAGI and Quad-YAGI Antenna Arrays for WLAN Applications, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 6, 2007. [7] G R DeJean and M M Tentzeris, A new high-gain microstrip YAGI array antenna with a high front-to-back (F/B) ratio for WLAN and millimeter-wave applications, IEEE Trans. Antennas Propag., vol 55, pp 298–304, Feb 2007. [8] Kaneda, N., Deal, W.R., Yongxi Qian, Waterhouse, R., Itoh, T.; A broadband planar quasi-YAGI antenna, Antennas and Propagation, IEEE Transactions on Volume 50, Issue 8, Aug. 2002, pp.1158–1160.
一种宽带高增益牛眼缝隙天线
一种宽带高增益牛眼缝隙天线【摘要】为了实现改善一种低剖面平面缝隙天线的带宽，此天线结构是将亚波长缝隙放置于同心圆环周期波纹导体板上，称之为“牛眼”天线，以实现低插入损耗和窄波束，天线通过波纹平板后方的波导进行馈电。
本论文采用不同的波导馈电，通过调节金属板厚度和波纹槽宽度来改变纵向和横向的谐振频率，使之靠近，获得了两倍的频带展宽，从而使得低剖面馈电天线有更大的应用潜力。
【关键词】牛眼；同心圆环周期波纹导体板；亚波长缝隙；波导馈电方式0.引言天线工程常见的波纹平面可由漏波等离子模式解释，漏波模式不仅能增大入射处的缝隙场，还能在出射处产生窄波束方向图，两者相互耦合以增大能量。
采用周期波纹提高增益的理论，金属板上的单个亚波长孔径透射很小，而印制在平板缝隙周围的亚波长孔径的周期阵列结构，其透射则可增大好几个数量级。
从透射能力方面而言，周期孔径与表面等离子作用类似，也可采用漏波理论来解释。
当取得合适的周期尺寸，则该周期波纹结构可使得传统非漏波表面等离子模式转化为等离子模式。
通过该周期孔径可获得窄波束，波束波长取决于周期结构的周期。
于是，漏波[7]将集中于表面等离子体的绝大多数能量定向辐射出去。
也就是说，水平出射的平面波不仅包括沿缝隙透射的，还包括从周期结构获得的漏波能量。
这样，出射能量由于周期结构的存在，而远大于入射能量。
从而实现天线的高增益、窄波束。
1.天线模式本论文改善一种天线结构以实现其带宽的拓展。
将平板上的窄缝隙作为辐射天线，不再通过平面波激励，而采用标准波导馈电，来实现其能量强耦合，并且通过改变波纹凹槽的宽度，来实现其带宽的拓展，从而可得到宽带高增益低剖面的缝隙天线。
采用微波仿真软件CST进行建模仿真，其建模尺寸如下：金属板厚h=11mm；金属板长250mm；凹槽间距（即周期）d=17mm；凹槽宽l=12mm；缝隙长度a=11.5mm；缝隙宽度为2mm；凹槽深度w=3.4mm；采用BJ140波导，波导长度137mm（波导长度选择范围：mm）。
C波段高增益波导缝隙全向天线设计的开题报告
C波段高增益波导缝隙全向天线设计的开题报告一、选题背景和意义随着通信技术的不断发展，对于具有高增益特性的天线需求也日趋增长。
同时，为了满足日益增多的无线通信服务，对于天线的小型化、多频段操作和全向性需求也越来越高。
在这种情况下，波导缝隙全向天线被广泛用于补偿传统天线的一些缺陷，如各向异性和低增益。
本文主要围绕C波段高增益波导缝隙全向天线的设计展开，旨在探究全向天线的特性，并开展相应的理论研究和实验验证，提高天线的交流性能、阻抗匹配程度、频率宽带性、辐射效率和重复性等方面。
二、研究目标和内容1.研究波导缝隙全向天线的基本特性，理解天线的扩展和技术瓶颈；2.对C波段高增益波导缝隙全向天线的设计进行优化，以实现更高的增益、更广的频宽和更好的阻抗匹配；3.采用该天线进行实验验证，分析其性能和可行性，并与现有的天线方案进行比较，探究天线的优化方法和其在实际应用中的意义。
三、研究方法和思路1.通过对全向天线结构的理解，分析其性能和优化方法，进行仿真模拟，并与现有天线方案进行比较，确定合适的方案；2.根据采用的方案进行高精度的电磁仿真分析，并结合优化设计原理，提高天线的性能和可靠性；3.搭建实验平台，对天线进行实际测试，对测试结果进行分析和对比，得出结论并指出后续的研究方向和改进方向。
四、论文结构和进度论文结构：第一章：选题背景和意义第二章：波导缝隙全向天线的基本特性和优化方法介绍第三章：C波段高增益波导缝隙全向天线的仿真设计和优化第四章：天线实验和测试结果分析第五章：结论和后续工作展望论文进度：1.文献综述：完成2.技术方案确定和优化：已开始3.仿真设计和优化：进行中4.天线实验和测试：准备中5.论文撰写：待开始。
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３ 叶技 ２ ０ １ ４ 年 第 ２ ７ 卷 第 ４ 期
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ． ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ． ／ Ａｐ ｒ ． １ ５．２ ０ １ ４
基 于 透 波 增 强 特 性 的 高增 益 天 线 设 计
张支勉 ，丁 友 ，李 民权 ，陈培 新
（ 安徽大学 电子信 息工 程学院 ，安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ３ ９ ）
随着 无线 通信 技 术 的发 展 ， 通 信 频 率 在 不 断地 提 高， 同时对 天线增 益 方 面的要 求也 越来 越高 ， 传 统 的天 线 已经 不 足 以满 足现 在 的需求 。 自 Ｅ ｂ ｂ ｅ ｓ ｅ ｎ等 人发 现透波 增 强现象 以来 ， 金 属 一介质 界 面 的电磁 特性 、 金 属孔／ 缝 和周期 皱 褶 结 构 透射 特 性 的研 究 迅 速 成 为研
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ｐ ｌ ａ ｎ ａ ｒ ｈ ｉ ｇ ｈ ｇ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗａ ｖ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｏ ｆ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｇ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈ ｉ ｇ ｈ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ａｎ ｓ ｏ ｉ ｆ ＨＦＳ Ｓ． ｒ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｇ ａ ｉ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｉ ｓ １ ２ ． ９ ｄ Ｂ． ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ６ ｄ Ｂ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ． Ｍｏ ｒ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ，ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｎ ｕ ｌ ａ ｒ ａ ｐ ｅ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ
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摘 要 为满足通信 系统在天线增益方 面的需求，通过将透 波增 强特 性应 用于天线设计 中，提 出了一种新 型 高增
益 天 线 。运 用 高频 仿 真软 件 Ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ Ｈ Ｆ Ｓ Ｓ对 天 线 进 行 了优 化 仿 真 ， 并 加 工 出 实物 进 行 测 试 。 测 试 结 果 显 示 ，天 线 增 益 为１ ２ ． ９ ｄ Ｂ，相 对 于传 统 的 平 板 天线 提 高 了 ６ ｄ Ｂ。此 外 ， 由 于设 计 的 结 构 引入 了环 形 孔 结 构 和 褶 皱 结 构 ， 天 线 的 波 瓣 宽度 测 量 结 果 为 ３ ０ 。 ，相 较 于 传 统 天 线 也 减 小 了 １ ０ ２ 。 ，天 线 的 性 能 得 到 大幅 提 高。 关键词 透 波 增 强 ；高 增 益 ；天 线 ；波 瓣 宽 度 Ｔ Ｎ ８ ２ ３ ． ２ ４ 文献标识码 Ａ 文章编号 １ ０ ０ ７— ７ ８ ２ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４—０ ８ ８— ０ ３ 中 图分 类 号
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ Ｈｉ ｇ ｈ－ ｇ ａ ｉ ｎ Ａｎ ｔ ｅ ｎ ｎａ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｅｎ ｈａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗａ ｖ ｅ Ｔｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ
ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ ｍｉ ａ ｎ， ＤＩ ＮＧ Ｙｏ ｕ． ＬＩ Ｍｉ ｎ ｑ ｕ ａ ｎ， ＣＨＥＮ Ｐｅ ｉ ｘ ｉ ｎ