【摘要】：在現(xiàn)代雷達、無線通信系統(tǒng)中，單純線極化天線已很難滿足需求。高增益、圓極化天線由于具有抗雨霧干擾、抗多徑效應(yīng)等特性受到了廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)圓極化天線由微帶、螺旋等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，存在帶寬窄、極化方式單一等缺點，而陣列結(jié)構(gòu)雖能提高天線增益，但存在饋電損耗、設(shè)計復(fù)雜等技術(shù)缺陷。近年來出現(xiàn)了一種人工結(jié)構(gòu)材料，它對電磁極化具有優(yōu)良的調(diào)制特性，有望為高性能圓極化天線設(shè)計提供全新的技術(shù)途徑。本文將圍繞人工結(jié)構(gòu)材料對電磁波極化的調(diào)制機理展開研究，設(shè)計出了各向異性結(jié)構(gòu)極化調(diào)制材料和手性結(jié)構(gòu)極化調(diào)制材料，在此基礎(chǔ)上開展了動態(tài)極化調(diào)制材料的設(shè)計，并探討了相關(guān)材料在圓極化天線中的應(yīng)用研究，主要研究工作包括以下三點： 1、針對傳統(tǒng)極化調(diào)制材料較厚（1/4波片），集成度低等問題，提出利用各向異性結(jié)構(gòu)對電磁波相位的調(diào)制機理，設(shè)計出厚度僅為λ/20，相對帶寬為17%的線極化轉(zhuǎn)換為圓極化的調(diào)制材料；針對現(xiàn)有手性人工結(jié)構(gòu)材料工作頻段少、損耗大等問題，提出利用平面螺旋結(jié)構(gòu)實現(xiàn)圓極化分離的新原理和方法，材料插損小于0.6dB，此外利用該結(jié)構(gòu)還進一步拓展了手性人工結(jié)構(gòu)材料的工作頻段，實現(xiàn)了多頻的圓極化分離。 2、針對未來無線通信系統(tǒng)對多極化天線的迫切需求，，提出在材料單元結(jié)構(gòu)中集成電控元件的設(shè)計方法，并分別利用收發(fā)貼片結(jié)構(gòu)和手性結(jié)構(gòu)設(shè)計出動態(tài)調(diào)控型極化調(diào)制結(jié)構(gòu)材料，實現(xiàn)了線極化、圓極化波的相互切換，極大拓展了人工結(jié)構(gòu)材料的極化操控性能。 3、為了滿足高增益圓極化天線的應(yīng)用需求，提出將各向異性結(jié)構(gòu)極化調(diào)制材料與傳統(tǒng)線極化貼片天線相集成的設(shè)計方法，實現(xiàn)了圓極化電磁波的出射，天線增益提高了4dB；此外還提出將低損耗的手性極化結(jié)構(gòu)材料加載于傳統(tǒng)喇叭天線口徑面，構(gòu)造出了Ku波段雙圓極化的新型天線，能初步滿足衛(wèi)星通信上行鏈路和下行鏈路對圓極化天線的技術(shù)要求。
【圖文】：

見甚少。下面我們將著重介紹各向異性和手性人工結(jié)構(gòu)材料的線中的應(yīng)用情況。向異性人工結(jié)構(gòu)材料以及在圓極化天線中的應(yīng)用向異性人工結(jié)構(gòu)材料的研究起步較早，這種具有各向異性結(jié)構(gòu)作原理類似于傳統(tǒng)的偏振片，即實現(xiàn)兩個正交方向上對電磁波人工結(jié)構(gòu)材料具有代表性的結(jié)構(gòu)有周期性的曲折線結(jié)構(gòu)[86]-[88]、9]-[91]等。

圖 1-1 曲折線型人工結(jié)構(gòu)材料，瑞士的 J. F. Zurcher 等研究人員[86]提出了一種可以覆型人工結(jié)構(gòu)材料，材料的單元結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示。每一條相鄰的曲折線之間的間隔為 S。為了實現(xiàn)寬帶的極化轉(zhuǎn)換人將四層曲折線材料相互疊加，調(diào)節(jié)每一層材料中曲折線每兩層材料之間的間隔，從而達到寬帶的極化轉(zhuǎn)換的目的
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN821.1

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 Nam-ki LEE;Seung-in YANG;;Improvement of 5.8 GHz Band Patch Antenna with Metamaterial[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2010年02期

2 Kyu-Chang LEE;Seung-In YANG;;High Gain Patch Antenna for 2.4GHz using Metamaterial Superstrate[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2010年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王民;人工電磁材料散射特性調(diào)控研究[D];中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2014年

本文編號：2563131