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关键字：左手材料 天线设计 通信电子
本文中，主要对近年来左手材料在天线领域中的应用进行小结，以便对下一步的深入研究工作打好基础。
左手材料（Left-Handed Materials，LHM）是指一种介电常数和磁导率同时为负值的材料。电磁波在其中传播时，波矢量K，电场E和磁场H之间的关系符合左手螺旋关系，因此称为左手材料。相对而言，在左手材料的研究领域，又常常把常规的普通材料叫做右手材料（Right-Handed Materials，RHM）。
近年来，随着人们对左手材料电磁特性的逐渐熟悉，关于其在微波、太赫兹波以及光波波段的应用研究越来越多。尤其是左手材料在各种微波元器件和天线中的应用成为近年来左手材料研究的热点领域，这种新型材料的的使用可以大大改善器件的性能，缩小其体积等。虽然目前左手材料的应用还处于理论和实验阶段，但其依然有着巨大的应用价值和潜力。
一、左手材料对天线性能的影响
1、SRR可以直接作为天线辐射单元
设计了一款以SRR为辐射单元的RFID读写器天线。该天线采用共面波导馈电，具有较好的阻抗和辐射特性。文献[6]中设计、测试了一款负磁导率结构的电小环天线，它具有尺寸小、成本低、重量轻等优点，可用于RFID等无线通信领域。
2、左手材料加载到传统天线上
将左手材料加载到传统天线上，可以优化天线的性能，主要表现在：
（1）提高天线的增益和方向性。就微带天线而言，最常见的提高提高增益的方法就是使用天线阵。但是这种方法的缺点：一是各个单元之间的互耦影响天线的性能；二是馈电网络的设计往往难度很大。
Burokur等人研究了将左手材料放置在微带天线辐射面的上方[7]，由于左手材料中可以集中电场，因而必然会提高天线增益。类似的应用在文献[8]中也有分析，文中给开口贴片天线加载开口谐振环形式的左手材料，如图1所示。这种设计可以加强天线在工作频率处的谐振强度，从而增大天线的辐射增益。
（2）提高天线的带宽和阻抗匹配特性。将左手材料加载于微带天线上，经试验发现可以提高天线的带宽，改善阻抗匹配特性等。但目前关于这一方面理论分析的文章较少。
（3）提高天线的效率。利用左手材料对表面波的抑制来减少边缘散射，可以提高天线的辐射效率。Richard等人将负电导率的材料制作成半球形罩加载在通用的电小天线上，大大提高了电小天线的效率，可是其效率接近于1[9]。
（4）降低谐振频率，减小天线尺寸。R．Karimzadeh Baeel等人在研究14GHz下互补开口谐振环对微带贴片天线的影响，发现微带天线底板刻蚀互补开口谐振环可以大大降低天线的谐振频率，从而减小天线尺寸[10]。另外，南京大学冯一军教授等人采用简化左手传输线结构设计了一款微带谐振天线，其尺寸比传统的半波长微带贴片天线减少了一半[11]。
总之，将左手材料引入天线设计有很大的发展前景，值得对其进行深入研究。
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