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具有近零介电常数覆盖层的高增益小型化贴片天线

DOI：10.1088/2053-1591/aafc46 期刊：Materials Research Express 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本文设计并制作了一款工作频率为518MHz、以零折射率超材料（ZIM）作为覆层的微型贴片天线（MPA）。该方法用于提取单元结构的有效特性参数，包括阻抗、折射率以及介电常数和磁导率。我们研究了天线与覆层间距对天线性能的影响，并通过仿真与实测双重手段评估了天线性能。研究结果表明：采用ZIM覆层的贴片天线具有更强的方向性与更高的增益，且实测值与仿真值吻合良好。相比无ZIM覆层的天线，加载ZIM覆层的天线增益显著提升。具体而言，基于超材料的覆层天线（即本文提出的超材料天线）平均增益从-1.9dBi大幅提升至3.97dBi。事实上，该天线方向性因超材料的零折射特性而得到显著改善。
作者： Meysam Bayat，Jafar Khalilpour
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计并制造一种带有零折射率超材料覆层的微型贴片天线，以在518MHz频率下实现更高的增益和方向性。

研究成果

研究表明，采用零折射率超材料覆层的微型贴片天线凭借零折射特性，在518MHz频段实现了显著更高的增益（从-1.9 dBi提升至3.97 dBi）和方向性。仿真与实测结果高度吻合，验证了该设计方法的有效性。本研究为利用超材料设计高方向性天线提供了方法，可应用于高速数据传输和雷达系统等领域。

研究不足

该研究仅限于特定频率范围（515-521 MHz），可能无法推广至其他频率。制造精度和测量系统损耗可能导致仿真与实验结果之间存在差异。该设计专注于单层超表面，未对多层或其他构型进行广泛探索。

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