研究目的
设计一种基于宽带高增益平面超材料谐振腔天线(RCA),工作于C波段,适用于通信系统等应用场景,重点通过超材料启发式超表面实现高增益与宽带特性。
研究成果
所提出的RCA实现了22.4 dBi的高增益和72.72%的宽阻抗带宽(4至9.1 GHz),相比参考CDRA显示出显著改进。超材料覆层有效增强了方向性和带宽,适用于C波段通信应用。未来工作可聚焦于减小体积并将设计扩展至其他频段。
研究不足
使用多层覆盖层会增加天线的整体高度,使其体积较大。该设计针对C波段进行了优化,在其他频率下的性能可能会有所不同。制造和测量过程可能会引入轻微差异,例如频率偏移。
1:实验设计与方法选择:
采用简单光线追踪法与ANSYS HFSS全波电磁仿真设计RCA。通过Keysight ADS等效电路建模和Nicolson-Ross-Weir(NRW)法对超材料单元进行特性表征与参数提取。
2:样品选择与数据来源:
选用Ecco-stocks HIK材料制成的圆柱形介质谐振天线(CDRA)作为馈源。超表面采用特定尺寸的低损耗介质基板制作。
3:实验设备与材料清单:
设备包括ANSYS HFSS v17.0仿真软件、Keysight ADS电路仿真工具及原型制作工具;材料包含Ecco-stocks HIK介质、环氧基板(εr=4.4,tanδ=0.002,厚度1.6mm)、接地板铜材及聚合物支架。
4:0仿真软件、Keysight ADS电路仿真工具及原型制作工具;材料包含Ecco-stocks HIK介质、环氧基板(εr=4,tanδ=002,厚度6mm)、接地板铜材及聚合物支架。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:设计CDRA与超材料单元;仿真反射相位与S参数;制作2层4×4阵列超表面原型;通过测试系统测量S11、增益及辐射方向图。
5:增益及辐射方向图。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:基于仿真与实测数据解析阻抗匹配、辐射方向图及增益特性;采用统计对比验证结果。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
ANSYS HFSS
v17.0
Ansys
Full-wave electromagnetic simulation tool used for designing and analyzing the antenna, including impedance matching, radiation pattern, and gain extraction.
-
Keysight ADS
Keysight
Circuit simulation software used for equivalent circuit modeling and phase characterization of the metamaterial unit cell.
-
Ecco-stocks HIK material
Ecco-stocks
Dielectric material used for fabricating the cylindrical dielectric resonator antenna (CDRA), with specific dielectric properties.
-
Epoxy substrate
Low-loss dielectric material used in the metamaterial superstrate, providing the base for patterning conductive elements.
-
Copper sheet
Used as the ground plane for the antenna, modeled as a lossy material with specific thickness.
-
登录查看剩余3件设备及参数对照表
查看全部