基于左手材料(LHM)的天线设计理念详细介绍
基于左手材料的复合单极子天线研究
基于左手材料的复合单极子天线研究
常树茂
【期刊名称】《西安邮电学院学报》
【年(卷),期】2011(016)003
【摘要】为了改善单极子天线的辐射特性,通过对左手材料开路电流环谐振器(Split Ring Resonator,SRR)的结构及其电磁特性研究,提出一种新的复合天线设计思路,即将单个SRR或多个SRR与单极子天线复合.利用电磁理论和HFSS软件仿真得到工作频率为3.52GHz的这种复合天线的各项参数.仿真结果表明复合天线中SRR 的个数对谐振天线的频率影响很小,其增益也基本不变.与单独的单极子天线相比,复合天线尺寸更小,类似电小天线,因此可被应用在电性能类似单极子天线,而天线尺寸又要求较小的领域.
【总页数】4页(P41-44)
【作者】常树茂
【作者单位】西安邮电学院,电子工程学院,陕西,西安,710121
【正文语种】中文
【中图分类】TN826
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左手材料天线
左手材料天线左手材料天线是一种新型的天线结构，它利用左手材料的特殊性质来实现对电磁波的辐射和接收。
左手材料是一种具有负折射率的材料，它具有一些非常奇特的电磁性质，例如负折射率、负抗性、负色散等。
利用这些特性，左手材料天线可以实现一些传统天线无法实现的功能，例如超宽带、宽角度辐射、多频段工作等。
因此，左手材料天线在通信、雷达、无线电等领域具有广阔的应用前景。
左手材料天线的工作原理是基于左手材料的负折射率特性。
在传统的天线设计中，通常使用正折射率的材料来实现对电磁波的辐射和接收。
而左手材料天线则采用具有负折射率的左手材料来实现对电磁波的控制。
当电磁波穿过左手材料时，由于其负折射率特性，电磁波的传播方向会发生反转，从而实现对电磁波的控制。
这种特性使得左手材料天线可以实现一些传统天线无法实现的功能，例如超宽带、宽角度辐射、多频段工作等。
左手材料天线具有许多优点。
首先，由于左手材料具有负折射率特性，可以实现对电磁波的精确控制，从而实现更高效的辐射和接收。
其次，左手材料天线可以实现超宽带、宽角度辐射、多频段工作等功能，具有更广泛的应用范围。
此外，左手材料天线的制作工艺相对简单，成本较低，适合大规模生产和应用。
在实际应用中，左手材料天线已经得到了广泛的研究和应用。
在通信领域，左手材料天线可以实现更高效的信号辐射和接收，提高通信质量和覆盖范围。
在雷达领域，左手材料天线可以实现更宽波束宽度和更高分辨率，提高雷达探测和跟踪性能。
在无线电领域，左手材料天线可以实现多频段工作，适应不同频率的信号传输和接收。
总之，左手材料天线是一种具有广阔应用前景的新型天线结构。
它利用左手材料的特殊性质，实现了对电磁波的精确控制，可以实现超宽带、宽角度辐射、多频段工作等功能，具有更高效的辐射和接收特性。
在通信、雷达、无线电等领域具有重要的应用价值，将为相关领域的发展带来新的机遇和挑战。
随着左手材料天线技术的不断进步和完善，相信它将在未来发挥越来越重要的作用。
基于左手材料的微带天线小型化设计
基于左手材料的微带天线小型化设计孙烨;赵文美;刘硕;程永霞【摘要】针对移动通信对天线小型化的需求,提出了一种基于左手材料实现微带天线小型化的方法.在谐振频率为5.8 GHz的微带天线的接地板上蚀刻圆形单开口谐振环(Circular Split Single-Ring Resonator,CSSRR)结构的左手材料,利用左手材料的后向波特性进行相位补偿,打破传统微带天线半波长电尺寸的束缚,从而达到天线小型化的目的.采用Ansoft HFSS软件进行仿真,分析了CSSRR结构的电磁特性和小型化天线的性能.仿真结果表明,小型化天线与传统微带天线相比辐射贴片的尺寸减小37.52％,带宽略有增加,增益等参数性能基本保持不变.而且该小型化微带天线结构简单,易于实现.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2018(048)001【总页数】4页(P55-58)【关键词】左手材料;微带天线;小型化;圆形单开口谐振环;回波损耗【作者】孙烨;赵文美;刘硕;程永霞【作者单位】山东科技大学电子通信与物理学院, 山东青岛 266590;山东科技大学电子通信与物理学院, 山东青岛 266590;山东科技大学电子通信与物理学院, 山东青岛 266590;山东科技大学电子通信与物理学院, 山东青岛 266590【正文语种】中文【中图分类】TN820微带天线因其制作简单、结构紧凑等突出优点[1]在通信领域得到广泛应用。
随着无线通信技术的飞速发展，对器件小型化的要求越来越严格。
目前，常见的微带天线小型化技术有开缝开槽[2]、加载短路[3]和采用高介电常数介质板[4]等。
但这些技术存在缺陷，即使实现了微带天线的小型化，也会导致微带天线的带宽、辐射效率等[5]性能变差。
左手材料(Left Handed Metamaterials，LHM)是一种同时具有负介电常数与负磁导率的新型人工电磁结构材料[6]。
大量研究表明将LHM用于滤波器[7]、天线[8]等微波器件，利用其负折射效应、后向波特性等奇特的电磁特性，可以有效地减小器件的尺寸以及改善某些性能[9]。
基于左手材料的高增益双频带微带天线
103254-1第27卷第10期强激光与粒子束V o l .27,N o .102015年10月H I G H P OW E R L A S E R A N D P A R T I C L E B E AM SO c t .,2015基于左手材料的高增益双频带微带天线*赵亚娟1,2, 王东红1,2, 李宝毅1,2, 王 蓬1,2, 周必成1,2, 江 波1,2(1.中国电子科技集团公司第三十三研究所,太原030006;2.电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006) 摘 要: 左手材料具有平板透镜聚焦效应,突破电磁波的衍射极限实现倏逝波的放大,其覆盖于微带天线上方,可以提高天线增益㊂设计了一种应用于UH F 和W L A N 的双频微带天线,通过在接地板上刻蚀 己 字形弯折缝隙的方法实现双频谐振㊂为了改善微带天线低频段的增益,设计了一种新型的哑铃型结构双频段左手材料,将其作为微带天线的覆层㊂测试结果表明,覆层左手材料微带天线的低频段和高频段的峰值增益分别为2.1d B i 和7.4d B i㊂ 关键词: 左手材料; 微带天线; 双频天线; 带宽; 增益中图分类号: T N 828.6 文献标志码: A d o i :10.11884/H P L P B 201527.103254微带天线由于具有结构简单㊁易于制作㊁重量轻㊁体积小㊁成本低等诸多优点,在军事与民用中得到广泛应用,包括雷达天线㊁空间科学㊁生物医学领域及各种无线通信系统㊂然而,微带天线损耗大㊁增益低降低了辐射效率,因此提高微带天线增益成为研究的热点[1-4]㊂目前,无线通信的快速发展促使多频段共用变得普遍,对天线的研究者来说,设计出同时工作在多个频段,兼容多种协议的天线尤为重要㊂因此,双频微带天线引起了诸多学者的广泛关注[5-9]㊂左手材料(l e f t -h a n d e d m e t a m a t e r i a l s ,L HM s ),是指同时具有负介电常数和负磁导率,电场㊁磁场和波矢三者构成左手关系的人工周期结构材料㊂左手材料表现出许多奇异特性,如负折射㊁逆D o p pl e r 效应㊁逆C e r e n k o v 辐射效应㊁完美透镜等物理现象㊂左手材料由于具有诸多奇异特性,在微波通信领域有着广泛的应用价值,特别是有效改善天线的性能[10-14]㊂文献[12]设计了基于左手材料的小型化雷达阵列天线,采用左手材料有效地减小了天线的体积㊂文献[13]将单层左手材料作为天线的覆层,天线的带宽明显得到改善㊂文献[14]通过覆层添加多层左手材料介质,微带天线的方向性和增益均大大提高㊂本文设计了一种应用于UH F 和W L A N 的双频微带天线,其低频段和高频段的增益值分别为-1.2d B i 和3.3d B i,不能满足无线通信的需求㊂为了改善天线低频段的增益,设计了一种新型的双频段左手材料㊂利用左手材料平板透镜聚焦效应,覆层左手材料的微带天线的低频段和高频段的增益值分别提高了3.3d B i 和4.1d B i㊂1 双频微带天线F i g .1 S t r u c t u r e o f d u a l -b a n dm i c r o s t r i p a n t e n n a 图1 双频微带天线结构示意图设计的双频微带天线的结构如图1所示㊂天线包括三层,上层是 己 字形缝隙的接地板,中间层为介质基板,下层为微带馈线㊂在接地板上开有四个对称 己 字结构的弯折形槽,用来实现微带天线的双频谐振㊂接地板边缘开缝,实现天线的小型化㊂其中,低频段谐振由缝隙s l o t 1和s l o t 2共同激励,l 1+l 2+l 3+l 4+l 5的总尺寸约为λ1/4(λ1表示低频段的导波波长);高频段谐振由s l o t 1激励,其中l 1+l 2的总尺寸约为λ2/2(λ2表示高频段的导波波长)㊂设计的双频微带天线工作频率为0.9G H z 和2.4G H z ,采用介电常数为4.4,损耗角正切值为0.02,厚度为1.524mm 的R F 4介质基板㊂通过三维电磁仿真软件C S T 进行模拟仿真,天线参数为:l g =60mm ,w g =55mm ,l 1=10mm ,l 2=9.5mm ,l 3=10mm ,l 4=11.5mm ,l 5=16mm ,a =1.5mm ,b =2mm ,c =26mm ㊂*收稿日期:2015-07-10; 修订日期:2015-09-07基金项目:中国电子科技集团公司山西省重点实验室专项资金项目(Z X 15Z S 391);国家重点基础研究发展计划项目(2013C B A 01700);国家国际科技合作专项资助课题(2014D F R 10020)作者简介:赵亚娟(1989 ),女,硕士,工程师,从事电磁防护材料及技术研究;798710363@q q.c o m ㊂103254-2图2为双频微带天线的反射系数图㊂仿真结果表明,天线的工作频率为0.9G H z 和2.4G H z,带宽分别为5.5%(0.88~0.93G H z )和8.3%(2.25~2.45G H z )㊂双频段的峰值增益分别为-1.2d B i 和3.3d B i ,由于低频段的增益为负数,不能满足通信系统需求㊂因此,在微带天线上方添加左手材料,通过改善微带天线的辐射特性提高增益㊂F i g .2 R e f l e c t i o n c o e f f i c i e n t s o fm i c r o s t r i p an t e n n a 图2双频微带天线的反射系数F i g.3 S t r u c t u r e o fL HM s u n i t c e l l 图3 左手材料单元结构示意图2 基于左手材料的双频天线2.1 左手材料单元设计了一种新型的同向双开口环金属线复合的左手材料单元,单元结构如图3所示㊂外环实现低频段0.9G H z 谐振,内环实现高频段2.4G H z 谐振㊂采用相对介电常数为2.2,厚度为0.762mm 的R o ge r s 5880介质板,周期单元为20mmˑ20mm ㊂其中,内外单元环的周长为对应工作频率的1/2波长㊂使用C S T 三维电磁仿真软件对该结构的电磁波反射和透射行为进行模拟㊂采用N i c o l s o n -R o s s -W e i r (N RW )方法[15],先通过C S T 得到S 参数,再采用反演程序得到等效介电常数和等效磁导率随频率的变化曲线,结果如图4所示㊂由图4可知,电谐振在较宽范围内具有负介电常数,磁谐振在0.9G H z 和2.4G H z 处实现负磁导率㊂因此,谐振单元在0.9G H z 和2.4G H z 处实现了双负特性,即左手特性㊂F i g .4 S -pa r a m e t e r s i n v e r s i o n r e s u l t 图4 S 参数反演结果2.2基于左手材料的微带天线F i g .5 S t r u c t u r e o f d u a l -b a n dm i c r o s t r i p a n t e n n ab a s e do nL HM s 图5 基于左手材料的双频微带天线结构图负折射率材料能突破电磁波衍射极限,倏逝波在负折射率介质中具有放大效应㊂因此将左手材料作为微带天线的覆层,利用负折射特性制作的左手材料平板透镜,可以改善天线辐射特性,提高天线增益㊂基于左手材料的双频微带天线的结构如图5所示㊂上层由间隔为20mm 的3ˑ3个左手单元组成的左手材料,下层为双频微带天线,优化后的上下两层的空气层间距h 为4.5mm ㊂左手材料和双频微带天线介质基板的尺寸均为60mmˑ60mm (0.36λg ˑ0.36λg ,λg 为强激光与粒子束103254-3天线低频段的导波波长)㊂3 测试和仿真结果分别加工了微带天线和覆层左手材料的双频微带天线(对应天线A 和天线B ),图6为天线A 和天线B 的实物图㊂微带天线印制在相对介电常数为4.4,损耗角正切值为0.02,厚度为1.6mm 的F R 4介质基板上,左手材料印制在相对介电常数为2.2,损耗角正切值为0.0009,厚度为0.8mm 的R o ge r s 5880介质基板上㊂F i g.6 P h o t o s o f a n t e n n a s 图6天线实物图F i g.7 R e f l e c t i o nc o e f f i c i e n t s o f a n t e n n a sAa n dB 图7 天线A 和B 的反射系数图7为微带天线和覆层左手材料的双频微带天线(对应天线A 和天线B )测试和仿真的反射系数㊂仿真结果表明,天线A ㊁天线B 的带宽分别为5.5%(0.88~0.93G H z ),8.3%(2.25~2.45G H z )和12.2%(0.84~0.95G H z ),9.6%(2.21~2.44G H z),与天线A 相比,天线B 的低频段和高频段带宽分别增加了60MH z 和30MH z ㊂测量结果表明,天线A ㊁天线B 的带宽分别为5.5%(0.89~0.94G H z ),8.3%(2.28~2.48G H z )和13.3%(0.84~0.96G H z ),9.6%(2.22~2.45G H z),与天线A 相比,天线B 的低频段和高频段带宽分别增加了70MH z 和30MH z ㊂测量与仿真结果相比,天线的谐振点均略微偏移,主要是由加工误差㊁测量误差㊁接头焊接误差所引起的㊂图8为天线A 和B 的测试增益曲线㊂由图8(a)可知,与天线A 相比,天线B 低频段的峰值增益提高了3.3d B i ㊂由图8(b )可知,与天线A 相比,天线B 高频段的峰值增益提高了4.1d B i㊂因此,在工作频段范围内,天线B 的增益均高于天线A 的增益,双频段的峰值增益分别提高了3.3d B i 和4.1d B i㊂F i g.8 G a i n s o f a n t e n n a sAa n dB 图8 天线A 和B 的增益4 结 论本文设计了一种应用于UH F 和W L A N 的双频微带天线,利用接地板开缝的方法实现双频谐振㊂通过在赵亚娟等:基于左手材料的高增益双频带微带天线强激光与粒子束天线覆层添加同向双开口环金属线复合周期结构的左手材料,改善了天线低频段的增益㊂结果表明:与未覆层的微带天线相比,覆层左手材料微带天线在低频段和高频段的增益分别提高了3.3d B i和4.1d B i㊂参考文献:[1] Y a n g L i u f e n g,W a n g T i n g.M E M S p a t c h a n t e n n a a r r a y w i t hb r o a d b a n d a n dh i g h-g a i n o n d o u b l e-l a y e r s i l i c o nw a f e r s[J].H i g hP o w e rL a s e ra n dP a r t i c l eB e a m s,2015,27:024129.[2] B j o r n i n e nT,S y d a n h e i m oL,U k k o n e nL,e t a l.A d v a n c e s i n a n t e n n a d e s i g n s f o rUH FR F I Dt a g sm o u n t a b l e o n c o n d u c t i v e i t e m s[J].I E E EA n t e n n a s a n dP r o p a g a t i o nM a g 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n g1,2, L i B a o y i1,2, W a n g P e n g1,2, Z h o uB i c h e n g1,2,J i a n g B o1,2(1.N o.33R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h i n aE l e c t r o n i c sT e c h n o l o g y G r o u p C o r p o r a t i o n,T a i y u a n030006,C h i n a;2.E l e c t r o m a g n e t i c P r o t e c t i o n M a t e r i a l s a n dT e c h n o l o g y K e y L a b o r a t o r y o f S h a n x iP r o v i n c e,T a i y u a n030006,C h i n a)A b s t r a c t: L e f t-h a n d e dm a t e r i a l s(L HM s)p r e s e n t f l a t l e n se f f e c tw h i c hc a ne n h a n c ee v a n e s c e n tw a v eb y b r e a k i n g t h ed i f-f r a c t i o n l i m i t o f e l e c t r o m a g n e t i cw a v e.A n dm i c r o s t r i p a n t e n n a g a i nc a nb e i m p r o v e db a s e do nL HM s.I n t h e p a p e r,ad u a l-f r e-q u e n c y m i c r o s t r i p a n t e n n a i sm e n t i o n e d.M e a n d e r s l o t s a r e e t c h e do n t h e g r o u n d p l a n e t o p r o v i d e t h e d u a l-b a n do p e r a t i o n.I no r-d e r t o i m p r o v e g a i no f t h e a n t e n n a a t t h e l o w e r f r e q u e n c y,an o v e l p e r i o d i c s t r u c t u r eo fL HM s i sd e s i g n e d t oc o v e r t h e a n t e n n a. T h em e a s u r e m e n t r e s u l t s s h o wt h a t t h e g a i n o fm i c r o s t r i p a n t e n n aw i t hL HM s i s2.1dB i a n d7.4d B i a t t h e t w o b a n d s r e s p e c t i v e-l y.K e y w o r d s:l e f t-h a n d e dm a t e r i a l s; m i c r o s t r i p a n t e n n a;d u a l-b a n da n t e n n a;b a n d;g a i nP A C S:41.20.J b;42.25.B s;78.67.P t;84.40.B a103254-4。
基于左手材料的高增益双频带微带天线
基于左手材料的高增益双频带微带天线赵亚娟;王东红;李宝毅;王蓬;周必成;江波【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2015(27)10【摘要】左手材料具有平板透镜聚焦效应,突破电磁波的衍射极限实现倏逝波的放大,其覆盖于微带天线上方,可以提高天线增益.设计了一种应用于UHF和WLAN的双频微带天线,通过在接地板上刻蚀"己"字形弯折缝隙的方法实现双频谐振.为了改善微带天线低频段的增益,设计了一种新型的哑铃型结构双频段左手材料,将其作为微带天线的覆层.测试结果表明,覆层左手材料微带天线的低频段和高频段的峰值增益分别为2.1 dBi和7.4 dBi.【总页数】4页(P272-275)【作者】赵亚娟;王东红;李宝毅;王蓬;周必成;江波【作者单位】中国电子科技集团公司第三十三研究所,太原030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006;中国电子科技集团公司第三十三研究所,太原030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006;中国电子科技集团公司第三十三研究所,太原030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006;中国电子科技集团公司第三十三研究所,太原030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006;中国电子科技集团公司第三十三研究所,太原030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006;中国电子科技集团公司第三十三研究所,太原030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006【正文语种】中文【中图分类】TN828.6【相关文献】1.宽频带高增益微带天线阵的设计 [J], 倪国旗;王丽娜;余白平2.一种高增益宽频带微带天线设计 [J], 陈章友;李飞仪;秦米佳;蔡子伟3.一种宽频带高增益16单元微带天线阵设计* [J], 倪国旗;梁军;余白平;张涛4.一种宽频带高增益高极化隔离度的微带天线 [J],5.一种新型高增益宽频带微带天线 [J], 蔺占中;孙良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(整理)左手材料在天线中的应用研究进展
左手材料在天线中的应用研究进展摘要：首先从理论上解释了左手材料用于天线设计时实现天线高指向性、高效率、小型化以及大的扫描范围的原因，然后重点介绍了基于金属谐振结构和复合左/右手传输线(CRLH TL)结构的左手材料用于天线设计时的研究进展，显示了金属谐振结构在提高天线方向性、增大天线增益、减小天线体积等方面具有很大优势，而CRLH TL 结构在提高天线带宽、增加天线频带、增大漏波天线扫描范围等方面具有潜在应用价值。
关键词：左手材料；天线；金属谐振结构；复合左/右手传输线结构0 引言左手材料(Left-Handed Material ，LHM)又被称为双负介质，它是一类在一定的频率下同时具有负磁导率和负介电常数的新型人工电磁结构材料。
1968年，前苏联物理学家Veselago[1]首次从理论上研究了电磁波在介电常数和磁导率同时为负的物质中传播的奇异特性，如负折射率等。
20世纪90年代，英国物理学家Pendry 等人相继提出了用周期性金属棒结构（Rod ）[2]和金属谐振环结构（SRR ）[3]分别来实现负介电常数和负磁导率的设想，为左手材料的实现提供了基础。
依据Pendry 的设计思想，2000年Smith 等人[4]把以上两种结构有规律地排列在一起，首次制出了在微波段同时具有负介电常数和负磁导率的材料。
而Pendry [5]关于双负介质平板可以放大或恢复倏逝波来实现完美聚焦成像的建议为左手材料的研究起到了进一步的推动作用。
2002年，美国加州大学的Itoh 教授[6]提出了一种新的设计左手材料的方法—左手传输线，它是用串联交指电容来实现的。
几乎同时加拿大多伦多大学的Eleftheriades 教授[7]提出了周期加载串联电容和并联电感组成的平面一维左手传输线结构。
2004年，Itoh 等人[8]又提出了复合左/右手传输线（CRLH TL ）概念，这开创了一个全新的研究领域，复合左/右手传输线是最有可能首先得到应用的左手材料。
基于左手材料的复合单极子天线研究
估算 Ｅ］ ”：
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式 中 口一 ｒ ｗ／ 一 ｓ２ ｂ— ｒ ＋ ２ ／， ＋ｗ／ ＋ ｓ２ ２ ／，
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频领域的应用具有独特的优势， 利用左手材料对电磁 波波束汇聚的特点， 可以减小天线的波瓣宽度， 大幅 度改善天线的方向性， 提高天线辐射增睁 ］ ｎ益。
收稿 日期 ：０ １ １ ３ ２ １ —０ — ０ 作者简 介 ： 常树茂（ ９ ７ ）男 ， １５ 一 ， 教授 ， 研究方 向 ： 微波技术与天线 、 飞行器测试 ， － ｉ ｘｙ ｕｓ Ｅ ｍａ ：ｉｏ ｃｍ＠ｓ ａｃｒ。 ｌ ｉ ．ｏ ｎ ｎ
基 于左 手 材 料 的 复 合 单 极 子 天 线 研 究
常树茂
（ 西安 邮电学院 电子 工程 学院， 陕西 西安 ７０２） １ １ １
摘 要 ： 了改善 单 极 子 天 线 的辐 射 特 性 ， 过 对 左 手 材 料 开 路 电 流 环 谐 振 器 （ ｐｉＲｉｇＲｅｏ ａｏ ， Ｒ ） 结 构及 为 通 Ｓ ｌ ｎ ｓｎ ｔｒＳ Ｒ 的 ｔ
１ Ｓ ＲＲ 套 而成 ， 图 １ 示 。图 ２为 其 Ｓ Ｒ 的等 效 电路 。 如 所 Ｒ
负磁导率材料， 并通过实验观察到 了负折射现象。这
使得左手材料研究取得重大 突破 。现在左手 材料 已经 有很多种 了，ｅｄｙ等人在 １９ Ｐｎｒ ９９年设 计 出了一种具有
２１ ０ １年 ５月 第１ ６卷 第 ３期
西 安 邮 电 学 院 学 报 Ｊ ＵＲ Ｏ ＮＡＬ Ｏ ＩＡ ＵＮＩ Ｅ ＳＴ ＦＰ Ｓ ＮＤ Ｌ Ｃ ＭＭＵＮＩ ＡＴ Ｏ Ｆ Ｘ ’ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ Ｏ Ｏ ＴＳＡ ＴＥ Ｅ Ｏ Ｃ Ｉ ＮＳ
交指型左手微带天线研究
图３．４支路四单元等幅同相馈电结构示意图和模拟结果………………………．．３５
图３．５干路四单元等幅同相馈电结构示意图和模拟结果…………………………３６ 图３．６ ４ｘ４等幅同相馈电结构示意图和模拟结果………………………………．．３８ 图３．７ Ｌ波段４ｘ４左手微带天线阵列……………………………………………．．３９ 图３．８ Ｌ波段４ｘ４左手微带天线阵列实物图与回波损耗结果…………………．．４１ 图３．９ １．６０３ＧＨｚ处Ｌ波段４ｘ４左手微带天线阵列方向图………………………４２
图２．１１ １．６ＧＨｚ处小型化交指型左手微带天线方向图…………………………．．２２ 图２．１２ Ｌ波段传统微带天线和小型化左手微带天线实物图及测试结果………２３
Ｖ
图表目录
图２．１３小型化交指型左手微带天线单元色散曲线图……………………………２５
图２．１４小型化交指型左手微带天线和传统微带天线的ＲＣＳ对比……………．．２７
ａｎｔｅｎｎａ（ＩＬＨ—ＭＳＡ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｏ
ｅｌｉｓＢ）．＇ｅ
Ｏｉｌ
ｒａｄｉ ａＩｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ，ｔｈｅ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｒａａｇｅｓ ｏｆ
１ｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＩＬＨ－ＭＳＡ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ
ａｓＩＬｒｉ
Ｔｈｅｎ，ａｎ
图２．１５宽波束左手微带天线………………………………………………………．．２８ 图２．１６宽带左手微带天线…………………………………………………………２９
图３．１并联馈电……………………………………………………………………．．３２
图３．２串联馈电………………………………………………………………………３２ 图３．３等路径长度馈电……………………………………………………………．．３３
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基于左手材料（LHM）的天线设计理念详细介绍
随着雷达应用需求的不断扩展，作为关键部件的天线，尤其是主流的有源相控阵天线的发展日新月异。
为适应现代雷达的高设计指标要求，新的解决方案、设计理论、材料以及微波器件正不断涌现，天线微波领域面临着新的技术革命。
左手材料(kft-Handed Material，LHM)作为一种应用材料，可为天线微波领域提供更多的技术选择。
LHM具有介电常数占与磁导率p同时为负值的电磁特性，这与自然界中的大多数材料有着直接的差异。
电磁波在该介质中传播时，电场强度、磁场强度与传播矢量三者遵循左手螺旋定则，因此存在负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射和理想透镜等多种奇特物理现象。
2001年，美国麻省理工学院的Smith等人根据Pendry的理论模型及设计思想，首次制备出在微波波段同时具有负介电常数和负磁导率的材料，并通过实验观察了负折射现象旧1。
LHM由此引起了科学界的浓厚兴趣，对其基本理论和实验的研究正不断完善，其已成为近年来物理学和电磁学领域的研究热点。
1.左手材料(kft-Handed Material，LHM)作为一种应用材料，可为天线微波领域提供更多的技术选择。
LHM具有介电常数占与磁导率p同时为负值的电磁特性，这与自然界中的大多数材料(s 与弘构造的材料空间如图1所示)有着直接的差异。
电磁波在该介质中传播时，电场强度、磁场强度与传播矢量三者遵循左手螺旋定则，因此存在负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射和理想透镜等多种奇特物理现象?。
2001年，美国麻省理工学院的Smith等人根据Pendry的理论模型及设计思想，首次制备出在微波波段同时具有负介电常数和负磁导率的材料，并通过实验观察到了负折射现象。
LHM由此引起了科学界的浓厚兴趣，对其基本理论和实验的研究正不断完善，其已成为近年来物理学和电磁学领域的研究热点。
2.天线及阵列
复合左手结构中存在4个频带区，分别为左手导波区、左手辐射区、右手辐射区和右手导。