基于复合左右手传输线的频率可调节天线

李清栋,冯全源

(西南交通大学信息科学与技术学院,四川成都 610031)

0 引言

随着便携无线通讯设备朝着小型化、多功能的方向发展,无线设备的有限空间限制了天线的尺寸和设备的功能,也对天线设计提出了更高要求。天线设计中的这些挑战可以通过天线的小型化,宽带化和天线性能参数可调节、可重构等方式来解决,可调节、可重构天线可以在有限的空间内提供多重功能,如频率、辐射特性等参数的可调节、可重构[1]。近些年来广大科研人员对天线的小型化,宽带化[2],可调节、可重构[3-4]进行了广泛的研究。

由于频率可调节可达到频谱有效利用的目的,很多学者在频率可调节天线领域进行了研究。学者们通过具有加载MEMS开关、可调电感、可调电容等手段实现了天线工作频率可调节(重构),但却存在着天线尺寸过大、实现困难等缺点[5-7]。近年来,随着超材料(Metamaterial)相关理论的进一步研究,尤其是复合左右手传输线(CRLH TL)[8-9]理论的广泛研究为天线设计注入了新的设计理念和活力[10-11]。韩国学者Jaehyurk Choi等人通过超材料结构上加载不同类型传输线等方式实现了两个频率点处的工作频率重构,但存在着重构方式不便,无法实现工作频率实时可调节等缺点,局限性非常明显[12]。为此,在总结前人工作的基础上[13-14]本文提出了一款基于复合左右手传输线的频率可调节天线。

1 复合左右手传输线理论及其应用

复合左右手传输线是这样一类传输线,当电磁波在该传输线中传播时,在某个频率范围内其传播特性呈现“左手特性”,即其等效介电常数和等效磁导率同时为负值,电场、磁场和波矢量遵从左手定则。……