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改进的CELC元谐振器设计以实现贴片天线带宽提升与小型化

DOI：10.1007/s00339-018-2273-2 期刊：Applied Physics A 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 对于超材料谐振器而言，其关键性能指标是有效介质比（EMR），该比值定义为谐振波长与晶格常数的比率。本文提出了一种改进了EMR的电感-电容（ELC）超材料拓扑结构。该结构通过使谐振器臂部弯曲以增加额外电感，并在电容间隙中设置叉指电容器，从而缩小了传统ELC谐振器的电学占用空间。通过参数提取研究了该结构的超材料特性，并推导了解析公式来确定其谐振频率。将所提出的超材料结构应用于标准贴片天线的性能增强与小型化，在贴片天线接地平面蚀刻了3×4阵列的改进互补谐振器。实现了带宽显著提升293%，同时获得1.33的小型化因子（未加载频率/加载频率）。整个天线仅占据37.5毫米×37.5毫米的小型区域。该设计通过相互印证的仿真与实验结果得到验证，适用于移动WiMAX（2.5-2.69 GHz）应用场景。
作者： Bhavna Thakur，Ashwini Kunte
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种改进的电动-感应-电容（ELC）超材料拓扑结构，以提高有效介质比（EMR），从而实现贴片天线的带宽扩展和小型化。

研究成果

改进的ELC谐振器设计方案展现出卓越的有效介质比和亚波长特性，从而显著提升了微带天线的带宽并实现了小型化。该设计通过仿真与实验结果验证，两者高度吻合。该天线适用于移动WiMAX应用场景，且可采用标准光刻技术轻松制备。

研究不足

该研究聚焦于移动WiMAX应用中的特定频段（2.5–2.69 GHz）。研究指出增益与带宽之间存在权衡关系——随着带宽增加，增益会相应降低。

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