基于電磁超表面的準(zhǔn)無(wú)衍射波束產(chǎn)生技術(shù)及其應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間：2021-07-28 15:57
現(xiàn)有的電磁波在空間中傳播都會(huì)有衍射現(xiàn)象發(fā)生,只是不同條件下電磁波的衍射程度不同,衍射會(huì)導(dǎo)致電磁波在傳播的過(guò)程中能量更加分散,能量密度減小,但是在理論上存在空間中傳播不發(fā)生衍射的電磁波存在,也稱(chēng)為無(wú)衍射波束。理論上無(wú)衍射波束的種類(lèi)很多,包括貝塞爾波束（Bessel beam,BB）、X波束、馬丟波束（Mathieu beam,MB）等。本文主要研究對(duì)象為貝塞爾波束,從波動(dòng)方程求解出一類(lèi)理論解由于包含有貝塞爾函數(shù)也因此被稱(chēng)為貝塞爾波束。自1987年Duinin提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證貝塞爾波束的存在后其成為光學(xué)及電磁學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。從貝塞爾波束電場(chǎng)表達(dá)式可以得到理想的貝塞爾波束攜有無(wú)窮大的能量,因此要產(chǎn)生一個(gè)理想的貝塞爾波束亦需要有一個(gè)空間尺寸無(wú)窮大的源,這在實(shí)際中是無(wú)法滿足的,因此實(shí)際上我們只能用有限尺寸的輻射源產(chǎn)生一個(gè)在一段距離范圍內(nèi)不發(fā)生衍射的貝塞爾波束,這種波束也稱(chēng)為準(zhǔn)無(wú)衍射波束。根據(jù)貝塞爾波束解的形式,可以將其分為兩類(lèi):第一類(lèi)為零階貝塞爾波束;第二類(lèi)為高階貝塞爾波束。這兩類(lèi)波束由于其空間場(chǎng)分布的不同導(dǎo)致其有不同的應(yīng)用需求。根據(jù)其不同的應(yīng)用需求我們進(jìn)行了具體的研究,本文具體的研究?jī)?nèi)容包...
【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
OAM波束的強(qiáng)度分布及相位波前；(a)l=0,(b)l=1,(c)l=-1的空間電場(chǎng)分布；(d)l=0,(e)l=1,(f)l=-1的空間相位分布
圖1.2 OAM 波束的強(qiáng)度分布及相位波前； (a) l =0, (b) l =1, (c) l =-1 的空間電場(chǎng)分布；(d) l =(e) l=1, (f) l =-1 的空間相位分布1992 年，荷蘭物理學(xué)家 L.Allen 研究發(fā)現(xiàn)在拉蓋爾-高斯光束(Laguerre-GaussiG)的電場(chǎng)攜有相位因子 exp( jl ),隨后證明了該波束攜有軌道角動(dòng)量[20]。直到 2，瑞典物理學(xué)家 Bo Thidé等人將軌道角動(dòng)量的概念引入到微波頻段[21]，并用天元組成均勻圓環(huán)陣列仿真獲得了具有拉蓋爾-高斯波束特點(diǎn)的渦旋電磁波；而后團(tuán)隊(duì)做了對(duì)渦旋電磁波接收方法的研究，并取得了一定的研究成果[22]。目前利用角動(dòng)量渦旋波通信的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有很多相關(guān)的研究成果[21-25]。
第一章 緒論7圖1.5 吳群教授團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生的聚焦渦旋波與高階 Bessel 渦旋波[28]從高階貝塞爾無(wú)衍射波束的的電場(chǎng)表達(dá)式可以知道，高階貝塞爾無(wú)衍射渦旋波也攜有軌道角動(dòng)量。既然普通渦旋電磁波在傳播過(guò)程中有擴(kuò)散效應(yīng)，我們可以使用高階貝塞爾無(wú)衍射波無(wú)衍射的特點(diǎn)代替普通渦旋電磁波進(jìn)行通信，但現(xiàn)在對(duì)于高階貝塞爾波束的研究還比較少，也還比較基礎(chǔ)，現(xiàn)在基本對(duì)于高階貝塞爾波束的研究集中在產(chǎn)生方法上[14, 29, 30]。只有產(chǎn)生出傳播距離夠遠(yuǎn)，效率夠高，渦旋特性更好的高階貝塞爾波束才能進(jìn)行下一步的研究。1.2.3 無(wú)線能量傳輸技術(shù)(Wireless Power Transfer, WPT)1884 年，John Henry Poynting 證明了電磁波傳播的過(guò)程也是電磁能量傳播的過(guò)程[31]。NikolaTesla 作為第一個(gè)對(duì)無(wú)線能量傳輸技術(shù)有重大推動(dòng)的研究者，1897 年
【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]攜帶軌道角動(dòng)量渦旋電磁波天線及傳輸系統(tǒng)的研究[D]. 回曉楠.浙江大學(xué) 2015
本文編號(hào)：3308208
【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
OAM波束的強(qiáng)度分布及相位波前；(a)l=0,(b)l=1,(c)l=-1的空間電場(chǎng)分布；(d)l=0,(e)l=1,(f)l=-1的空間相位分布
圖1.2 OAM 波束的強(qiáng)度分布及相位波前； (a) l =0, (b) l =1, (c) l =-1 的空間電場(chǎng)分布；(d) l =(e) l=1, (f) l =-1 的空間相位分布1992 年，荷蘭物理學(xué)家 L.Allen 研究發(fā)現(xiàn)在拉蓋爾-高斯光束(Laguerre-GaussiG)的電場(chǎng)攜有相位因子 exp( jl ),隨后證明了該波束攜有軌道角動(dòng)量[20]。直到 2，瑞典物理學(xué)家 Bo Thidé等人將軌道角動(dòng)量的概念引入到微波頻段[21]，并用天元組成均勻圓環(huán)陣列仿真獲得了具有拉蓋爾-高斯波束特點(diǎn)的渦旋電磁波；而后團(tuán)隊(duì)做了對(duì)渦旋電磁波接收方法的研究，并取得了一定的研究成果[22]。目前利用角動(dòng)量渦旋波通信的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有很多相關(guān)的研究成果[21-25]。
第一章 緒論7圖1.5 吳群教授團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生的聚焦渦旋波與高階 Bessel 渦旋波[28]從高階貝塞爾無(wú)衍射波束的的電場(chǎng)表達(dá)式可以知道，高階貝塞爾無(wú)衍射渦旋波也攜有軌道角動(dòng)量。既然普通渦旋電磁波在傳播過(guò)程中有擴(kuò)散效應(yīng)，我們可以使用高階貝塞爾無(wú)衍射波無(wú)衍射的特點(diǎn)代替普通渦旋電磁波進(jìn)行通信，但現(xiàn)在對(duì)于高階貝塞爾波束的研究還比較少，也還比較基礎(chǔ)，現(xiàn)在基本對(duì)于高階貝塞爾波束的研究集中在產(chǎn)生方法上[14, 29, 30]。只有產(chǎn)生出傳播距離夠遠(yuǎn)，效率夠高，渦旋特性更好的高階貝塞爾波束才能進(jìn)行下一步的研究。1.2.3 無(wú)線能量傳輸技術(shù)(Wireless Power Transfer, WPT)1884 年，John Henry Poynting 證明了電磁波傳播的過(guò)程也是電磁能量傳播的過(guò)程[31]。NikolaTesla 作為第一個(gè)對(duì)無(wú)線能量傳輸技術(shù)有重大推動(dòng)的研究者，1897 年
【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]攜帶軌道角動(dòng)量渦旋電磁波天線及傳輸系統(tǒng)的研究[D]. 回曉楠.浙江大學(xué) 2015
本文編號(hào)：3308208
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3308208.html
最近更新
教材專(zhuān)著
