人工超構(gòu)表面是三維電磁超材料的平面形式,其具有超常的電磁波調(diào)節(jié)能力。其可以對電磁波的幅度、相位和極化等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)控�？芍貥�(gòu)人工超構(gòu)表面則是人工超構(gòu)表面的電調(diào)節(jié)擴(kuò)展。通過引入有源器件,使得上述電磁波參數(shù)可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié),從而為人工超構(gòu)表面的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。近些年來,人工超構(gòu)表面被廣泛應(yīng)用于特殊電磁現(xiàn)象的產(chǎn)生與研究之中,如軌道角動(dòng)量渦旋電磁波產(chǎn)生、電磁聚焦表面及超材料成像之中。這些應(yīng)用證明了超構(gòu)表面調(diào)節(jié)電磁波的能力。而具有可重構(gòu)特性的超構(gòu)表面則可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于渦旋電磁波的無線通信系統(tǒng);用于無線能量傳輸?shù)碾娍烧{(diào)單點(diǎn)、多點(diǎn)聚焦表面;用于時(shí)域微波成像的成像系統(tǒng)。對于可重構(gòu)人工超構(gòu)表面的研究是目前以及未來的發(fā)展趨勢,為超材料的集成化、平臺化和數(shù)字化提供了可能。本文具體的研究內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面:1.加載集總元件的可重構(gòu)超構(gòu)表面單元仿真方法和超表面散射特性研究。本文提出采用多端口級聯(lián)方式對加載集總元件的可重構(gòu)單元進(jìn)行仿真,極大的提高可重構(gòu)單元的研究和設(shè)計(jì)效率。該方法覆蓋本文全部可重構(gòu)單元的設(shè)計(jì)過程。同時(shí),為了加速對可重構(gòu)超構(gòu)表面散射問題的分析,本文研究了超構(gòu)表面的遠(yuǎn)場輻射和近場分布問題,提出采... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
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第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 可重構(gòu)人工超構(gòu)表面
        1.2.2 軌道角動(dòng)量渦旋電磁波
        1.2.3 近場電磁波聚焦技術(shù)
        1.2.4 超材料成像技術(shù)
    1.3 論文的主要研究工作及內(nèi)容安排
        1.3.1 論文的主要研究工作
        1.3.2 論文的內(nèi)容安排
第二章 可重構(gòu)人工超構(gòu)表面單元及陣列分析方法
    2.1 引言
    2.2 加載有源元件的可重構(gòu)單元仿真方法
        2.2.1 基于等效電路的仿真方法
        2.2.2 基于多端口網(wǎng)絡(luò)的仿真方法
    2.3 可重構(gòu)人工超構(gòu)表面散射場分析方法
        2.3.1 平面波角譜基本理論
        2.3.2 基于平面波角譜的超構(gòu)表面遠(yuǎn)場方向圖分析
        2.3.3 基于平面波角譜的超構(gòu)表面菲涅爾區(qū)場分布分析
    2.4 小結(jié)
第三章 基于可重構(gòu)人工超構(gòu)表面的渦旋電磁波發(fā)生器
    3.1 引言
    3.2 基于人工超構(gòu)表面的軌道角動(dòng)量渦旋波產(chǎn)生方法
    3.3 基于可重構(gòu)人工超構(gòu)表面的多樣軌道角動(dòng)量發(fā)生器
        3.3.1 系統(tǒng)原理
        3.3.2 加載變?nèi)莨苋斯こ瑯?gòu)表面單元設(shè)計(jì)
        3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)驗(yàn)證
        3.3.4 多樣渦旋波設(shè)計(jì)與產(chǎn)生
        3.3.5 16×16表面與控制電路設(shè)計(jì)
        3.3.6 實(shí)驗(yàn)與分析
    3.4 基于反射型編碼超表面的1-bit數(shù)字軌道角動(dòng)量渦旋波發(fā)生器
        3.4.1 產(chǎn)生原理
        3.4.2 1-Bit數(shù)字渦旋波發(fā)生器理論驗(yàn)證
        3.4.3 1-Bit數(shù)字渦旋波發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    3.5 小結(jié)
第四章 反射型2-bit可重構(gòu)人工超構(gòu)表面電磁波聚焦技術(shù)
    4.1 引言
    4.2 人工超構(gòu)表面近場聚焦特性研究
        4.2.1 補(bǔ)償相位計(jì)算方法
        4.2.2 人工超構(gòu)表面近場聚焦性質(zhì)
        4.2.3 焦點(diǎn)偏移現(xiàn)象
    4.3 數(shù)字化人工超構(gòu)聚焦表面最優(yōu)化選擇
        4.3.1 比特式人工超構(gòu)表面聚焦特性比較
        4.3.2 饋源位置對數(shù)字化人工超構(gòu)表面聚焦特性的影響
    4.4 用于無線能量傳輸?shù)目芍貥?gòu) 2-bit電磁聚焦表面設(shè)計(jì)
        4.4.1 U形2-bit單元設(shè)計(jì)
        4.4.2 標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)驗(yàn)證
        4.4.3 12×12表面設(shè)計(jì)
        4.4.4 實(shí)驗(yàn)與分析
        4.4.5 無線能量傳輸仿真
    4.5 小結(jié)
第五章 反射型1-bit可重構(gòu)人工超構(gòu)表面時(shí)域成像技術(shù)
    5.1 引言
    5.2 基于可重構(gòu)人工超構(gòu)表面的時(shí)域成像技術(shù)
        5.2.1 廣義逆成像原理
        5.2.2 相關(guān)性系數(shù)計(jì)算
    5.3 Ka波段1-bit可重構(gòu)時(shí)域成像表面
        5.3.1 反射型1-Bit可重構(gòu)單元設(shè)計(jì)
        5.3.2 1-bit可重構(gòu)超構(gòu)表面高增益波束形成方法
        5.3.3 1-bit可重構(gòu)超構(gòu)表面特殊波束形成方法
        5.3.4 20×20樣機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
        5.3.5 成像效果
    5.4 小結(jié)
第六章 1-Bit可重構(gòu)人工超構(gòu)表面寬帶設(shè)計(jì)方法與新型可重構(gòu)極化轉(zhuǎn)換器
    6.1 引言
    6.2 1-Bit可重構(gòu)人工超構(gòu)表面寬帶設(shè)計(jì)方法
        6.2.1 寬帶1-bit可重構(gòu)單元設(shè)計(jì)
        6.2.2 12×121-bit可重構(gòu)超構(gòu)表面設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    6.3 新型可重構(gòu)極化轉(zhuǎn)換器
        6.3.1 可重構(gòu)極化轉(zhuǎn)換單元及原理
        6.3.2 可重構(gòu)極化轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    6.4 小結(jié)
第七章 總結(jié)和展望
    7.1 研究總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介



本文編號：3438865