一种新型多波段操作频率选择曲面的实现

B.S.D padmaja¹， K. Ramakanth Reddy²J.阿努沙^3.——萨拉特⁴

助理教授，欧洲经委会，LBRCE，迈拉瓦拉姆，美联社，印度
印度密拉瓦拉姆，LBRCE欧洲经委会系技术硕士
印度古图鲁，AP, ANUCET欧洲经委会系技术硕士学生

摘要

本文研究了一种新型的风车形蘑菇状结构。这种人工磁性导体AMC的几何结构与EBG结构类似，但它们在贴片的每一侧都有切口。在这个频率选择表面上，这种切割在使天线成为可调谐天线方面产生了适当的效果。并与常规天线的回波损耗、增益、E场、H场等进行了比较

关键字

可调，能量带隙，频率选择性，反射波，多波段

介绍

由于其不允许表面波[1]的特性，近年来在一些应用中受到了广泛的关注。特别是近年来，它们被用于设计通信系统[4]的可调谐和可操纵天线。设计能够实现频率选择性的自适应天线。一般来说，这些超材料有两个特性，第一，它们有一个禁止频段，表面波和电流不能在其上传播，使它们可用作地平面、平面反射器或波导型滤波器。例如，使用这些表面的天线地平面具有良好的辐射模式，没有不必要的波纹，基于抑制带隙频率范围[1]内的表面波传播。其次，AMC表面在特定的有限频率范围内具有非常高的表面阻抗，在此范围内切向磁场很小，即使沿表面有很大的电场[2,3]。由于这些能力，它们最近被用于实现可调谐和可操纵的天线，其中贴片与可变二极管相互连接以改变C值，因此EBG结构的调谐带[4]。在本文中，多波段天线可以通过在贴片上进行切割来实现，新的FSS将看起来像一个风车形状，以2GHz同轴探头馈电的矩形微带天线为例进行分析，天线和FSS作为地面如图[1]所示。

工作背景

用所发明的超材料代替圆形平面或反射面时，获得反射波零相位反转[12]的主要原因。在天线概念中，我们知道来自天线的空间波和来自天线地面的表面波会引起多径干扰。但这些超材料表面会产生零相位反转的反射波，并将其与空间波相加，从而增强天线的辐射和指向性。在此基础上，对天线的参数进行了优化研究。特别是介入这一概念获得自适应天线是研究中非常有趣的课题。获得多频率工作天线，并将辐射波束引导到所需区域[4]。

提出的模型及设计

提出了在不改变天线规格的情况下获得多波段可操作天线的模型。我们知道，传统EBG单元格的单元格是由电容和电感组合[13]组成。这里我们以电容的变化作为关键因素来获得不同的操作频率。通过切割EBG电池的金属片，我们可以改变重叠区域，通过这样做，我们可以改变重叠电容，从而改变调谐频率以获得多波段频率。FSS的设计方法与蘑菇状结构相同，具有2×2×0.001cm斑块，直径0.1cm，高度0.499cm，切割尺寸为0.5×0.1×0.001cm。补丁之间的间隙为0.2cm, FSS俯视图如图[2]所示。

仿真结果

利用HFSS软件对所提出的模型进行了设计和分析，并将常规天线与以所设计的FSS为接地平面的天线进行了比较。

3.1收益损失曲线

收益损失曲线如下图[3]所示。其中，在第一条曲线中，它表示有正常平面接地时的回波损耗和工作频率，但在第二条曲线中，我们可以观察到，当FSS取代地面时，天线可以在多波段工作，再次，它将通过切割尺寸的变化而改变到不同的频率。

3.2二维和三维增益

2D曲线和3D曲线的增益比较如下图[4]和[5]所示。

这里的增益增强也取决于适当的调整如果切割方式不当，那么它们可能会导致能带隙不同，辐射能量也会随着表面波一起被抑制，另一方面，我们可以说它会导致空间波矢量分量和面波矢量分量相互抵消，导致低辐射。

3.3 E、H场分析

E场和H场分析如图[6]和[7]所示。他们显示hoe E,H场分布因FSS的存在而改变。

表一天线参数

其他一些天线参数的比较如下表[1]所示。

在上表中对其他一些天线参数进行了比较，可以清楚地看到我们所放置的FSS参数有所改善。

结论

这些新的AMC表面可以调整天线，使其在选定的频段内以不同频率工作。提出了用可动板改变切口的方法，而不是像改变可变二极管那样在FSS贴片之间改变FET元件。

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