天线辐射方向图对附近环境很敏感。恢复辐射方向图失真的讨论越来越多。天线罩一般安装在距离天线一定距离的地方,设计时一般假设平面波入射到天线罩。然而,对于一些场景,例如基站和 AP,覆盖层放置在靠近天线的位置,设计仿真时平面波入射的前提不满足,那么天线罩会影响天线的匹配、耦合和辐射方向图。与电介质盖平行放置的偶极子会激发强导波,通常会扭曲其辐射模式。最近有研究提出了抑制单轴各向异性板中导波的条件。
As shown below👇
辐射方向图畸变的影响因素和解决方法
单轴超材料板的截止条件
如上图所示,区域0和2是空气,区域1填充有无损的单轴各向异性介质,其相对介电常数和磁导率如下:
其中ax、ay和az分别是沿x、y和z轴的单位向量,εt和μt是沿x和y轴的横向相对介电常数和磁导率,εz和μz是沿z轴的法向相对介电率和磁导率。
TE波沿x轴传播,记为
磁场为,
通过匹配板两个界面上的边界条件,偶模和奇模中横波数k1z实部的引导条件为
横波数的虚部k1z=jα1z
区域0中的色散关系为
区域1中具有横波数实部或虚部的色散关系分别为
消除kxd后,得,
上表列中的“cut-off”意味着这种单轴各向异性元覆盖不支持引导的TE波,无论法向波数是实数还是虚数,传播模式是偶数还是奇数。因此,在两个条件中的任何一个条件下,都可以满足单轴各向异性板波导中所有种类和所有阶次的导TE波的截止条件:
对于TE波,满足这两个条件中的任何一个都可以抑制单轴各向异性板波导中的任何阶导波。 TM波的截止可以通过对偶来获得。
[1] B. Zhang and Z. N. Chen, “Guided-wave Suppression in Uniaxial Anisotropic Metamaterial Slab for Radiation Pattern Control of Covered Dipoles,” IEEE Trans. Antennas Propagat., pp. 1–1, 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3474799.
[2] B. Zhang, Z. N. Chen, Y. Zhou, Q. Lou, J. Wang and K. Mouthaan, "Improving Radiation Pattern Roundness of Henge-Like Metaring-Loaded Monopoles Above a Finite Ground for MIMO Systems," in Electromagnetic Science, vol. 2, no. 2, pp. 1-12, June 2024, doi: 10.23919/emsci.2024.0018.