本文關鍵詞：高增益超材料覆層天線及波束調控研究

  更多相關文章： F-P諧振腔天線 傳輸陣天線 頻率選擇表面 高增益 波束調控 圓極化

【摘要】：電磁超材料因具有新奇的物理特性成為了近些年的研究熱點。將電磁超材料應用到天線領域,可以通過調控電磁波改善天線性能,為天線領域的發(fā)展提出了一個新的方向。超材料覆層天線是超材料與天線結合的一種形式,具有重要的研究價值和廣泛的應用前景。基于頻率選擇表面的超材料覆層天線是本文主要研究對象,文中對其高增益特性及波束調控性能展開了深入研究。根據頻率選擇表面的頻選特性,本文分別研究了基于帶阻型頻率選擇表面的諧振腔天線和基于帶通型頻率選擇表面的傳輸陣天線,并對以這兩種形式的天線實現(xiàn)高增益特性和波束調控特性的方法進行了深入研究。首先,本文實現(xiàn)了利用低剖面高增益諧振腔天線進行小角度波束調控,其次實現(xiàn)了利用高增益?zhèn)鬏旉囂炀�進行大角度波束調控。更進一步,本文在實現(xiàn)高增益波束調控特性的同時,設計了具有圓極化特性的傳輸陣天線。本文清晰地展示了頻率選擇表面在超材料覆層天線實現(xiàn)高增益及波束調控性能方面的應用。主要工作內容如下:首先,本文設計了基于改進型漁網單元組成的低剖面諧振腔天線,并利用半相位梯度原理對頻率選擇表面覆層進行了調制,設計了兩種半非均勻型的頻率選擇表面覆層,實現(xiàn)了諧振腔天線主波束在俯仰面內10°和19°的偏轉。其次,基于多層頻率選擇表面的綜合方法,使用金屬貼片與金屬環(huán)組成的多層小型化頻率選擇表面(Multi-layer Miniaturized FSS,MMFSS)單元為基本單元結構。通過改變MMFSS單元尺寸的方法獲得310°傳輸相移覆蓋范圍,并利用MMFSS單元組成平面?zhèn)鬏旉?以喇叭天線作為高增益?zhèn)鬏旉嚨酿佋�。通過調節(jié)傳輸陣表面MMFSS單元的尺寸以改變傳輸相位,進而對傳輸陣陣面進行相位補償,從而獲得不同角度的主波束方向,最終實現(xiàn)了在俯仰角0°~57°范圍的波束調控以及方位角任意角度的波束調控。最后,對MMFSS單元上引入微擾從而了形成圓極化小型化頻率選擇表面(Circular-polarized Miniaturized FSS,CMFSS)單元以實現(xiàn)將線極化波轉化為圓極化波的功能。同樣通過調節(jié)CMFSS單元的尺寸獲得了360°傳輸相移覆蓋范圍。將CMFSS單元組成圓極化傳輸陣,并以喇叭天線作為圓極化高增益?zhèn)鬏旉囂炀�的饋源。通過調節(jié)陣面單元尺寸完成相位補償,以獲得不同角度的主波束方向,實現(xiàn)了天線在高增益、圓極化特性及俯仰角0°~45°范圍內的波束調控性能。
【關鍵詞】：F-P諧振腔天線 傳輸陣天線 頻率選擇表面 高增益 波束調控 圓極化
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB34;TN826
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.1 FSS研究現(xiàn)狀17
• 1.2.2 高增益諧振腔天線研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 傳輸陣天線研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 內容安排20-22
• 第二章 基于FSS的高增益覆層天線及其波束調控理論22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 頻率選擇表面22-26
• 2.2.1 頻率選擇表面特性介紹及參數(shù)分析23-24
• 2.2.2 頻率選擇表面的應用24-25
• 2.2.3 多層FSS的綜合25-26
• 2.3 FSS在高增益諧振腔天線中的應用26-30
• 2.3.1 F-P諧振腔理論26-28
• 2.3.2 半相位梯度理論28-30
• 2.4 FSS在平面?zhèn)鬏旉囂炀�中的應用30-33
• 2.4.1 傳輸陣天線基本工作原理30-32
• 2.4.2 相位補償單元的各種形式32-33
• 2.5 本章小結33-34
• 第三章 低剖面高增益諧振腔天線及波束調控分析34-42
• 3.1 引言34
• 3.2 改進型漁網單元介紹34-37
• 3.3 高增益諧振腔天線的設計及波束調控分析37-41
• 3.4 本章小結41-42
• 第四章 高增益?zhèn)鬏旉囂炀�設計及其波束調控分析42-60
• 4.1 引言42
• 4.2 MMFSS單元介紹42-45
• 4.3 高增益?zhèn)鬏旉囂炀�設計及分析45-56
• 4.3.1 饋源的選取45-46
• 4.3.2 主波束方向為θ=0° 的HTA1設計46-47
• 4.3.3 主波束方向為θ=30°的HTA2設計47-49
• 4.3.4 主波束方向為θ=45°的HTA3設計49-50
• 4.3.5 主波束方向為θ=57°的HTA4設計50-53
• 4.3.6 傳輸陣天線方位面波束方向調控分析53-56
• 4.4 測試結果及分析56-58
• 4.5 本章小結58-60
• 第五章 圓極化高增益?zhèn)鬏旉囂炀�設計及其波束調控分析60-74
• 5.1 引言60
• 5.2 CMFSS單元介紹60-65
• 5.2.1 極化轉換型FSS單元的選擇60-62
• 5.2.2 CMFSS單元的參數(shù)分析62-65
• 5.3 左旋圓極化傳輸陣天線設計及分析65-71
• 5.3.1 饋源的選取65
• 5.3.2 CHTA1的設計及分析65-68
• 5.3.3 CHTA2的設計及分析68-69
• 5.3.4 CHTA3的設計及分析69-71
• 5.4 右旋圓極化傳輸陣天線設計及分析71-73
• 5.4.1 RCHTA2特性分析71-72
• 5.4.2 RCHTA3特性分析72-73
• 5.5 本章小結73-74
• 第六章 總結與展望74-76
• 6.1 工作總結74-75
• 6.2 不足之處及下一步工作展望75-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-82
• 作者簡介82-83

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