基于人工磁导体技术的多参数可重构天线的研究与设计文献综述

 2022-11-06 10:11

文 献 综 述

1. 人工磁导体简介

近年来,人工磁导体[1](AMC, Artificial magnetic conductor)在科研领域受到极大关注。它具有在自然界中并不存在的但极具价值的电磁特性,即在特定的频率范围内,AMC结构能够同向反射电磁波,抑制表面波的传输。AMC所具有的奇特的电磁特性己经在微波领域开始得到广泛的应用,用以实现高性能天线及微波器件。

1999年,美国学者D. Sievenpiper等人研究发现,图1.1所示的蘑菇型EBG结构在特定频率范围内,具有理想磁导体(PMC)对平面波的同相位反射特性,他们把具有此种电磁特性的结构称之为人工磁导体(AMC)结构[1]

图1.1,文献[1]中提出的磨菇型AMC结构

文献[2]中,F. Yang 与Y. Rahmat-Samii等人将AMC结构应用于微带天线周围,用以抑制表面波的传播,提高天线的增益,降低背瓣;同时在天线阵中用以降低表面波带来的互耦,提高天线阵的整体性能。此外,使用AMC结构作为偶极子天线和螺旋线圈天线的反射面[3],可以使天线紧贴AMC结构表面,实现低剖面天线。除抑制表面波、降低剖面外,AMC结构还具有随频率改变的反射相位特性,特定的反射相位特性可以用来实现天线极化和工作频率的重构。

2.可重构天线研究背景及现状

天线是无线通信中必不可少的结构,随着现代无线技术的发展,对天线的要求也越来越高。一方面天线工作在多个频率,具有多种工作模式。另一方面,需要减少天线设备数量,节约空间和成本。正是由于这样的需求,可重构天线才能得到学界和工业界的广泛关注和研究。

1983年,D. Schaubert在他的专利“Frequency-agile polarization diverse microstrip antennas and frequency scanned arrays”首次使用了可重构天线的概念[4]。1999年,美国国防部高级研究计划署(DARPA)组织了12家著名大学、研究所和公司,制定了名为“可重构孔径”(Reconfigurable Aperture Program (RECAP) )的研究计划[5]。该计划拟把可重构天线应用于很多方面,包括:高频卫星通信系统、低频通信系统、电子情报、雷达。目前,国内有关可重构天线的研究也在逐步展开,且越来越受到重视。

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