武警工程大学 何杨炯武警工程大学理学院 张世全武警工程大学 李雪健

一种基于超材料的小型化宽带微带天线

武警工程大学 何杨炯
武警工程大学理学院 张世全
武警工程大学 李雪健

【摘要】分别将创新设计的“正方形”和“四方形”超材料单元刻在普通微带天线的辐射贴片和接地板上，设计了工作在3.66GHz-14.42GHz的一种小型化宽带高增益微带天线。与原始的天线相比，新型天线的谐振中心频率降低了34.8%，相对带宽从3.76%扩展到229.9%，同时保持了良好的增益。实物测试结果与仿真结果吻合较好。因为超材料的左手传输特性影响了微带天线介质基板的等效媒质参数，导致天线的辐射场主要集中在水平方向，而不是传统的微带天线的垂直方向。

【关键词】小型化；微带天线；宽带；超材料

0 引言

实现天线的小型化一直是科研工作者的研究热点，常用的方法包括加载无源集总元件、加载特殊材料基板、增加接地板等。这些研究都是为了寻求在不牺牲天线的带宽和增益的情况下减小天线的尺寸的途径。自从超材料理论的提出和证实后［1］，基于超材料的天线性能越来越得到重视［2］［3］。研究发现［4］，利用超材料的后向波特性，可以设计出远小于半波长的谐振腔，即天线谐振尺寸无须满足半波长条件，而是由左手介质与传统介质的填充比决定。利用这一特性实现天线小型化设计成为新的研究热点。本文利用创新设计的“正方形”和“四方形”超材料单元分别蚀刻在普通微带天线的辐射贴片和接地板上，仿真和测试证明了新型天线不仅达到了小型化目的，还大大拓展了带宽，同时保持了良好的增益。……