基于SRR多圆环结构的300 GHz频段微带天线设计与实现开题报告
2021-02-24 10:01:20
1. 研究目的与意义（文献综述）
随着时代的变迁、社会的进步，人们的生活水平在不断提高，对各种领域的探索也不断加深。而在天线领域，由于科技的进步，人们渐渐打开了太赫兹（terahertz,thz）的大门。众所周知，太赫兹辐射波通常是指频率在0.1～10 thz( 波长30μm～3 mm)之间的电磁波，其波段位于微波和红外光之间，属于远红外波段。 太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以比x射线技术更具优势。此外，许多生物大分子的振动和转动共振频率也处在太赫兹波段。因此，开发太赫兹波技术将对宽带通信、雷达探测、电子对抗、电磁武器、天文学、无标记基因检查、细胞成像、无损检测、生化物检查、粮食选种，菌种优选等多领域的技术发展带来深远影响。
微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。早在1953年就提出了微带天线的概念，但并未引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的发展和使用是在70年代。常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。通过改变基质中的介质成分来探索微带天线的传输性能特性，这是对微带天线研究的一个重要方向并在国内外都有大量科研人员进行探究[1-2]。微带天线的不同形态及运用领域也在不断拓展[3-5],可以预见在未来它的科研价值将不断提高。
左手材料为1968年由俄国物理学家v．g．veselago[6]首次预言，当一种材料的μ与ε同时为负数时，电磁波将逆于波矢方向传播，并可表现出一些奇异的电磁特性。随后，英国物理学家pendry等[7]于1996年相继提出：由周期性排列的金属线和金属谐振环组成的介质，其等效介电常数和等效磁导率在微波段为负值。在该理论基础上，shelby等[8]用金属线和开口谐振环(split ring resonators，srrs) 阵列组合成功制备了世界上第一块人造左手材料。这主要运用到了开口谐振环结构可以激励磁谐振，实现负的磁导率的特性[9-10]。近些年，国内外对srr结构的研究不断深入[11-13]，将srr结构运用到微带天线上，可以利用其频率带阻特性来抑制微带天线的各阵元之间的耦合[14]，从而使得微带天线获得更高的增益与辐射效率。
2. 研究的基本内容与方案
（1）研究内容与目标：
本课题计划根据目前理论较为成熟的srr结构，设计一套基于srr多圆环贴片的太赫兹波段微带天线，以提升太赫兹传输性能，分析不同圆环状结构、基片材料特性以及叠加层数等参数变化对于传输特性能带来的影响和变化规律。然后通过对得出结果（增益关系图、辐射效率关系图等）进行观察，得出若干种较优的设计。对这若干种传输特性较优的天线设计进行比较，找到各自设计的优缺点所在，并确定造成这种影响的关键因素，直至确定最优的设计方案。
3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的基本概念和基础知识。确定方案，完成开题报告。
第4－6周：根据已有研究成果，确定进行本课题研究的基本路线和具体方案。
第7－10周：研习开口谐振环的几类结构特点与物理原理，包括与此相关的天线馈电技术、商用软件基本使用方法，同步开始进行设计与优化计算。
第11－13周：完成基于多开口谐振环结构的太赫兹波微带天线的设计工作，对天线各性能参数继续实施改进，以满足高性能传输特性要求。开始进行验证环节的加工测试，实现扩尺结构下的实物作品。
第14－16周：完成并修改毕业论文。
第17周：准备论文答辩。
4. 参考文献（12篇以上）
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