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内嵌异向介质平板透镜型喇叭天线特性研究

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摘要根据异向介质零折射特性，设计出一种平板结构的异向介质，由该异向介质构成了一种新型的透镜喇叭天线。利用CST Microwave Studio仿真软件优化设计出异向介质结构，并通过棱镜折射仿真实验验证了其零折射特性，然后将此结构嵌入到矩形喇叭天线口面上，对该天线的端口反射系数、辐射电场分布和增益等电磁特性进行了研究。研究结果表明：在16.10~17.20GHz频段，异向介质透镜喇叭天线增益超过20dB，比相同尺寸的未加异向介质常规喇叭天线提高2dB以上，其口面利用系数可达0.60，定向性可与相同口径的最优喇叭相比，而纵向尺寸只有相同口径最优喇叭的56%，从而实现了喇叭天线小型化的目的。

关键词异向介质；零折射；透镜喇叭天线；定向性

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V01．23．No．1

February。2008

第23卷第1期

2008年2月

电波科学学报

CHINEgE JOURNALOF RAD!O SCIENCE

文章编号1005—0388(2008)01—0049—06

内嵌异向介质平板透镜型喇叭天线特性研究

吴群1 潘攀1 孟繁义1 吴健2

(1．哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院，黑龙江哈尔滨150001f

2．电波环境特性及模化技术重点实验室，北京102206)

摘要根据异向介质零折射特性，设计出一种平板结构的异向介质，由该异向介质

Microwave

Studio仿真软件优化设计

构成了一种新型的透镜喇叭天线。利用CST

出异向介质结构，并通过棱镜折射仿真实验验证了其零折射特性，然后将此结构嵌入

到矩形喇叭天线口面上，对该天线的端口反射系数、辐射电场分布和增益等电磁特性

进行了研究。研究结果表明：在16．10～17．20 GHz频段，异向介质透镜喇叭天线增

益超过20

dB以上，其口面利用

dB，比相同尺寸的未加异向介质常规喇叭天线提高2

系数可这o．60，定向性可与相同口径的最优喇叭相比，而纵向尺寸只有相同口径最

优喇叭的56％，从而实现了喇叭天线小型化的目的。

关键词异向介质；零折射；透镜喇叭天线；定向性

中图分类号TN82

文献标识码A

es of horn antenna embedded with flat metamaterial lens

PAN Panl MENG WUJianz

Qanl

Fan-yil

(1．School

Electronics and

Information Technology，Harbin ^Instituteof

150001，China；

Technology，Harbin Heilongjiang

&National

102206，China)

ofElectromagnetic

Key Laboratory

Envirvmnent· Beijing

Abstract

novel lens horn antenna iS

fiat metamaterial lens

using

presented

refraction

of metamaterials．First the of

parameters

based on the zero

principle

are

_byCST Microwave Studio software．and its

metamaterial structure

optimized

zero refraction

is verified

the

refraction simulation

expefi—

property

prism

ment．Then

horn antenna with metamateriallens is constructed

fill—

rectangular

metamaterial

inside the

structure

of the horn．Its

this

ing

aperture

port reflecting

numerical simula—

coefficient，radiation E-field distribution and

tiom The results show that in the

are obtained

gain

of 16．10"--17．20 GHz，the

gain

frequency rang

horn antenna is over 20

2 dB above the conventional horn without

dB，which

the

its

can be

metamaterials，and

reaches 0．60，SO

aperture efficiency

directivity

close to that of the same

its

5 6

only

percent

aperture

horn，but

optimum

length

of horn antenna iS obtained．

horn’S．Therefore。the miniaturization

the

optimum

words metamaterials；zero

horn

antenna；directivity

Key

refraction；lens

· 收稿日期：2006—09—11．

基金项目：国家自然基金资助项目(No．60571026)}电波环境特性及模化技术重点实

验室资助项目(No．514860303)

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