新型互补电磁偶极子介质谐振器天线的理论与应用研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
61302001
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
28.0万
负责人：
潘咏梅
依托单位：
华南理工大学
学科分类：
F0119.电磁场与波
结题年份：
2016
批准年份：
2013
项目状态：
已结题
起止时间：
2014-01-01 至2016-12-31

项目参与者：
朱辉；赵小兰；邓敏；崔曼曼；权艳阳；朱剑波；熊晶；周慧；
关键词：
各向同性天线低后瓣单向天线介质谐振器天线电磁偶极子互补天线

项目摘要

The project is based on the theoretical analysis of the complementary electric-magnetic dipole antenna, demonstrating the feasibility of forming isotropic radiation and low back-lobe unidirectional radiation by exciting the dipoles with inphase and orthogonal signals, respectively. Through the comprehensive understanding of the excitation methods and corresponding radiation characteristics of the different modes in dielectric resonator antenna (DRA), we propose to combine the resonances of feeding unit and DRA to form a brand-new complementary antenna. The detailed design methods and guidelines of the proposed isotropic and unidirectional antennas will be given according to the different phase requirements. The prototypes will be fabricated and measured to verify the idea. The antennas investigated in this project have advantages of simple principle, novel structure, ingenious design and perfect performance. The work will actively promote the research of DRA and even the whole antenna field.

本项目基于电磁偶极子互补天线理论的深入分析，阐明不同情况下形成各向同性辐射和低后瓣单向辐射的可行性。通过对介质谐振器天线不同模式馈电方式和辐射特性的深入理解和把握，首次提出将馈电单元等效的电/磁偶极子与其激励的介质天线等效的磁/电偶极子联合起来，形成紧凑的新型互补天线。针对形成各向同性辐射和低后瓣单向辐射不同的相位差要求，给出具体的天线设计方法和指导原则，并研制出实际天线样品测试验证。本项目所研究的天线原理简单、结构新颖、设计巧妙、性能优异，具有广阔的应用前景。该工作将对介质谐振器天线乃至整个天线领域研究起到积极的推动作用。

结项摘要

本项目总体按原计划执行。在完成原定“各向同性电磁偶极子互补介质谐振器天线”和“低后瓣单向介质谐振器天线”研究计划的同时，还引申出部分相关扩展研究，包括全向介质谐振器天线、集成滤波功能的介质谐振器天线、宽带/高增益/低剖面双层介质谐振器天线等。具体地，提出采用互补电磁偶极子模式实现首个各向同性介质谐振器天线和低后瓣单向介质谐振器天线，充分发掘出介质谐振器天线设计的灵活性和多样性，避免引入复杂天线阵列及馈电网络；给出双模双频全向圆柱形介质谐振器天线的通用设计公式，从而在一定的范围内给定任意两个谐振频率可以推导得到具体天线尺寸，极大简化双频介质谐振器天线的工程设计；实现了首个双频全向圆极化介质谐振器天线、频率可调全向圆极化介质谐振器天线及倾斜45度极化的全向介质谐振器天线，积极推动了全向介质谐振器天线的发展。此外，为解决多频多模系统中分立滤波器件数量大、插损高等问题，本项目提出在不增加天线体积的前提下将滤波功能集成在天线中的滤波天线融合设计方法，并首次实现了超表面滤波天线、介质谐振器滤波天线。上述研究均通过实验验证。.三年内共发表SCI/EI论文11篇，其中在国际权威学术刊物IEEE Trans. On AP 和IEEE Antenna propagation Lett上9篇，国际学术会议如APCAP，ICCEM上2篇；申请中国发明专利5件、美国专利1件。三年来课题组成员参加国际会议6人次；培养博士硕士研究生5人。项目负责人潘咏梅教授在此期间，获批广东省自然科学杰出青年基金、广东省特支计划科技创新青年拔尖人才和广州市珠江科技新星专项，并被遴选为本领域国际著名期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation副主编。2016年获得高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖（排名2 /2，公示中）。