基于超表面结构的圆极化天线.pdfVIP

杭州电子科技大学硕士学位论文

摘要

目前，具备多功能的高性能天线是学者们的研究热点之一，但如何进一步提高天线的性

能已经成为天线设计中的难点。超材料的出现给天线的研究与发展带来了新的突破，其中二

维超材料——超表面结构在天线中得到了广泛的应用。圆极化天线因具有良好的抗干扰能力

和发射接收极化的任意性而受到了广泛的关注，使用超表面技术产生圆极化，可以实现紧凑

的天线结构和更稳定的圆极化性能。基于无线通信系统对天线性能提出的更高要求以及传统

圆极化天线存在的不足，本文对基于超表面结构的圆极化天线进行了一系列的研究。主要工

作可以概括如下：

1.基于超表面结构的差分馈电高增益圆极化天线的研究：结合差分馈电技术和超表面技

术，提出了一款中心频率在6.4GHz、最大增益约为10.1dBic的基于超表面结构的差分馈电

圆极化天线。最后将该天线与基于超表面结构的单端口馈电圆极化天线相比，该天线在带宽、

增益及方向图对称性等方面更优。

2.基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线的研究：采用滤波巴伦结构对天线进行差

分馈电，设计了一款中心频率在6.1GHz、最大增益为9.45dBic的差分馈电超表面圆极化滤

波天线。天线在工作频带内得到了良好的圆极化性能和较好的辐射特性，并具有较好的滤波

特性。最后，提出了一种馈电结构改进型的差分馈电圆极化超表面滤波天线，改善了上一款

差分馈电超表面圆极化滤波天线的增益、带宽及带外抑制特性。

3.基于超表面结构的宽带圆极化阵列天线的研究：在基于超表面结构的单端口馈电圆极

天线的基础上，提出了一款2×2顺序旋转馈电圆极化超表面天线阵列。采用所设计的带内幅



度不平衡度约为0.5dB、相位不平衡度约为4、损耗最大约为0.65dB的相位依次滞后90

的四端口功分混合网络对所提出的圆极化阵列天线进行馈电，实现了一个中心频率为6.3

GHz14.24dBic2×2

、最高增益约为的宽带圆极化超表面阵列天线。该阵列天线在单元天线

的基础上大幅度地改善了天线的带宽和增益。

关键词：超表面，圆极化天线，滤波天线，差分馈电天线

I

杭州电子科技大学硕士学位论文

ABSTRACT

Nowadays,theresearchesofantennaswithhighperformanceandmultifunctionbecomemore

andmorepopularastherapiddevelopmentofwirelesscommunicationsystems.However,the

traditionalantenna’stheoryandapplicationhasbeenverymature,itisdifficulttofurtherimprove

theantennaperformancebyusingtraditionalantenna.Theemergenceofmetamaterialsbringsnew

breakthroughstothisproblem.Recently,two-dimensionalmetamaterials,whichwidelyknownas

metasurface(MS)structures,havebeenwidelyusedinthedesignofantennas.Ontheotherhand,

toreducethepolarizationmismatchandmultipathfading,circularlypolarized(CP)antennasare

greatlydemanded.TheMScanbeusedtogenerateCPwaves.Whenitisappliedtothedesignof

CPantennas,compactstructuresandstableCPcharacteristicscan