3.2、復合左/右手傳輸線在天線中的應用

3.2.1、電控掃描復合左/右手（CRLH）漏波天線

自2002年起，復合左/右手傳輸線開始被引入到天線的設計中，L. Liu、C. Caloz、T. Itoh和George V. Eleftheriades等人對基于微帶線、帶狀線形式的CRLH傳輸線的漏波天線進行了大量的研究。CRLH漏波天線主要是利用了平衡情況下的CRLH傳輸線的相位常數從負值到正值連續變化的色散特性，實現了波束的橫向輻射以及從背射到端射的連續掃描。傳統的漏波天線通過頻率的變化來控制主波束的輻射方向，而對于CRLH傳輸線構成的漏波天線，只需在天線上適當加載變容二極管，通過壓控的方式改變變容二極管的電容值（即改變傳輸線的LC參數）就可以方便地改變CRLH傳輸線的相位常數β，從而改變天線主波束的輻射角度θ_m（θ_m≈arsin(β/k₀)），這就是CRLH傳輸線實現的電控掃描漏波天線（如圖11所示）。2009年，Tetsuya Ueda等人提出了加載鐵氧體材料的方法實現非互易的CRLH 傳輸線，并將其應用在漏波天線中。C. Caloz等人也提出了在矩形波導中加載鐵氧體材料，設計了波導結構的CRLH 傳輸線漏波天線。

圖11  電控掃描CRLH漏波天線

3.2.2、CRLH零階諧振小天線

CRLH傳輸線的反相和逆群速現象在諧振型天線中非常有用。利用CRLH傳輸線具有負數階、零階諧振的特性，不僅可以極大地縮小天線的尺寸，還能改善諧振天線的性能，具有優于傳統微帶天線的奇異特性。如圖12所示是采用無過孔的CRLH傳輸線結構諧振器實現的零階諧振天線（CRLH傳輸線結構采用交指電容和折線電感實現），天線的諧振頻率僅與電容、電感的大小有關，與結構的物理尺寸無關，這就意味著天線的尺寸可以任意地小，最小尺寸的極限是加工制作技術實現所需LC值元件的最小尺寸。圖13為工作頻率為4.88GHz 的CRLH傳輸線零階諧振天線樣品與工作頻率為4.9GHz傳統貼片天線樣品的尺寸對比圖，與半波長的貼片天線相比，零階諧振天線的尺寸減小了大約75%。

圖12  零階諧振天線的結構及其等效電路

  圖13  微帶諧振天線樣品的尺寸比較

3.3、零折射率超材料在高指向性天線中的應用

根據斯涅爾定律，當電磁波斜入射至超介質與自由空間的分界面時，有：n₁sinθ₁=n₂sinθ₂

其中，θ₁、θ₂分別為電磁波的入射角和折射角，n₁為自由空間的折射率，n₂為超介質的折射率。假設超介質是ε﹤0，μ﹤0的左手材料，那么折射波將與入射波在法線的同一側，如圖14所示。

圖14  電磁波在兩種不同媒質交界面的透射關系

（媒質1為自由空間，媒質2為左手材料）