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摘要近几年，人工磁导体（AMC，Artificial Magnetic Conductor）在设计低剖面天线和改善天线性能方面有较大的优势。其中具有极化扭转功能的人工磁导体（PRAMC，Polarization-rotation AMC）可以实现宽频带和低剖面的极化扭转反射平面，有很大的研究价值。本文首先分析了 PRAMC 结构的基本特性，并对此进行了模型的建立、仿真与分析。其次，设计基于 PRAMC 结构的宽带圆极化天线，实现了天线从线极化向圆极化的转变，获得了较大的工作频带和轴比带宽，并进行了详细的参数分析。最后，为进一步改善天线工作带宽和圆极化轴比带宽，分别对 PRAMC 结构中金属柱的位置和金属贴片的大小进行参数分析， 分析非周期排布对天线性能的影响， 并设计基于非周期 PRAMC结构的宽带圆极化天线。48933
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毕业论文关键字 人工磁导体 极化扭转 非周期 偶极子天线
Title Abstract In recent years, artificial magnetic conductor (AMC) have great advantages in designing low-profile antenna and improving the performance of antenna. PRAMC can achieve wideband and low-profile polarization-rotation reflective surface(PRRS). Therefore, PRAMC has great research value. In this paper, basic property of PRAMC is firstly investigated, and a PRAMC cell is simulated and analyzed.Secondly, a broadband circularly polarized antenna is designed based on PRAMC structure, which can make a linearly polarized antenna radiate a circular polarization. A large working bandwidth and large axis ratio bandwidth is achieved, and detailed parameter analyses are given. Finally, in order to further improve the impedance bandwidth and axis ratio bandwidth, offset distance of vias and size of the metal patch of PRAMC plane are investigated, and their non-periodic distributions are analyzed. As results, wideband circularly polarized antenna using non-periodic PRAMC structure is designed to obtain larger bandwidth and axial ratio bandwidth.
Keyword Artificial magnetic conductor polarization rotation non-periodic dipole antenna Analysis and design of a broadband circularly polarized antenna based on non-periodic polarization rotation artificial magnetic conductor
目次
1绪论..1
1.1研究背景1
1.3本文的主要内容4
2极化扭转人工磁导体的特性分析.5
2.1引言5
2.2人工磁导体AMC的特性分析5
2.3极化扭转人工磁导体PRAMC的特性分析8
2.4本章小结..11
3基于极化扭转人工磁导体结构的宽带圆极化天线的分析与设计...12
3.1引言..12
3.2偶极子天线的设计..12
3.3基于PRAMC结构的宽带圆极化天线..15
3.4本章小结..20
4基于非周期极化扭转人工磁导体的宽带圆极化天线的分析与设计...21
4.1引言..21
4.2PRAMC结构的参数分析...21
4.3基于非周期PRAMC结构的宽带圆极化天线..24
4.4本章小结..36
结论37
致谢..38
参考文献39
1 绪论 1.1 研究背景 近年来，人工磁导体（AMC，Artificial Magnetic Conductor）因具有理想磁导体（PMC, Perfect Magnetic Conductor）对平面波的同向反射特性，可以改善天线性能，降低剖面、增大带宽和增益。因此，AMC 结构具有极大的研究价值。而最新提出的具有极化扭转功能的人工磁导体（PRAMC，Polarization-rotation AMC）可以将线极化天线转化为宽波束、低剖面的圆极化天线，具有极大的研究空间和应用价值。 偶极子天线因其结构简单，全向辐射的特性，被广泛应用。在一些特定条件下，偶极子天线可以使用 AMC 结构做介质基板，使其定向辐射，从而达到改善天线性能的要求。本文就是基于此要素进行设计研究的。 理想金属表面和理想磁表面都可作天线的反射器。但理想金属表面和天线的距离如果太小,会使反射波与天线前向辐射波相互抵消，从而影响天线的辐射性能,这对天线的低剖面影响不好。理想磁表面作反射器时与天线的距离可以很小[24],有利于实现天线的低剖面,而AMC 在特定的频率具有理想磁表面的同向反射特性,所以利用 AMC 结构作为天线反射器时要比理想金属表面更好。 因此，本文进行了基于 PRAMC 的宽带圆极化天线的研究，并实施仿真研究，确定天线达到最优圆极化的参数及性能；在此基础上，研究基于非周期 PRAMC 的宽带圆极化天线的仿真，通过对 PRAMC 结构的尺寸和内部金属柱的位置进行非周期排布设计，以达到最佳圆极化性能。