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偶极子天线作为电小天线的一种特殊形式,具有较低的辐射电阻和较高的电抗,辐射效率较低,采用超材料加载可使得电小天线的辐射效率大大提高。作为一种特殊的“超材料”,当等离子体频率与电磁波频率满足一定关系时,等离子体可被视为一种有效介电常数为负的超材料。相对于通过结构设计得到的负介电常数介质,等离子体参数较易控制,便于通过控制外施参量来调制偶极子天线的辐射特性。本文以提高偶极子天线的辐射效率为目标,建立等离子体层包围偶极子天线模型,从数值仿真、等效电路模型和实验验证三方面入手,计算并分析相对辐射功率随等离子体参数的变化规律,主要研究内容包括:从偶极子天线的辐射特性出发,推导天线的近场特性、远场特性及方向特性;基于Drude模型,导出等离子体的本构参数,从而得出等离子体在模型中的表征形式;进而建立等离子体层加载偶极子天线辐射模型,并对模型结构、控制方程、边界条件和数值计算方法进行分析、讨论;为了探究等离子体参数对辐射特性的影响规律,本文计算并分析了相对辐射功率随等离子体形状、碰撞频率及密度分布的变化规律,结果表明:在一定参数范围内,包裹馈源的等离子体层比较薄、等离子体碰撞频率小、等离子体密度随径向减小的分布形式有利于天线辐射能力的增强。在此基础上,从近场特性及远场特性角度进行了增强机制分析;为了更加直观便捷的解析等离子体参数对天线辐射的影响,建立了等离子体层加载偶极子天线等效电路模型,从电容电感谐振角度进行电路分析,研究了等离子体密度、碰撞频率及厚度对天线辐射的影响。但是该电路模型不能反映等离子体形状、密度非均匀分布等特性,需进一步完善;在上述研究基础上,明确了提高偶极子天线辐射效率的等离子体层关键参数范围,通过与等离子体加载天线的实验数据相对比,二者定性符合情况良好,在一定程度上验证了数值仿真模型的正确性。但是由于实验情况的复杂性,仿真结果与实验结果在定量方面尚存在一定差异。此外,对二维辐射模型进行了拓展,在前者基础上构建三维模型,并探究了不同密度等离子体层对天线辐射的影响特性。