進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著無(wú)線通訊領(lǐng)域的發(fā)展,天線作為無(wú)線通訊系統(tǒng)的接收與發(fā)射裝置,是無(wú)線通訊系統(tǒng)的重要組成部分,天線性能的好壞將直接影響無(wú)線通信產(chǎn)品的質(zhì)量�，F(xiàn)如今天線向著小型化、智能化、高增益、寬頻段、寬波束等多方面發(fā)展,以傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)將無(wú)法滿足所有指標(biāo)。電磁超材料是具有自然界中所不具有的獨(dú)特物理特性的人造電磁材料,將其加載至天線上,可以很好地改善天線的性能。二維的電磁超表面相比于三維的電磁超材料具有體積小、損耗低、成本低的優(yōu)點(diǎn),使其得到廣泛關(guān)注和研究。相位梯度超表面作為電磁超表面的一種,通過在界面處引入不同的相位突變,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的波前操控。目前根據(jù)廣義斯涅耳定律,利用相位梯度超表面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了透鏡、波束控制、異常反射或者折射以及表面波耦合等多種功能。本文研究的目標(biāo)主要是利用相位梯度超表面實(shí)現(xiàn)對(duì)透射波束的偏轉(zhuǎn),具體內(nèi)容包括:1)介紹了相位梯度超表面和Fabry-Perot諧振腔天線的相關(guān)理論,對(duì)于相位梯度超表面,介紹了廣義斯涅耳定律,具體包括廣義斯涅耳折射定律和廣義斯涅耳反射定律,以及研究了相位梯度超表面陣列邊界條件。對(duì)于Fabry-Perot諧振腔天線,介紹了Fabry-Perot諧振腔天線的工作原理。2)設(shè)計(jì)了一種能夠在C波段內(nèi)實(shí)現(xiàn)波束偏轉(zhuǎn)的多層方形貼片形式的透射型相位梯度超表面。首先分析了多層方形貼片單元結(jié)構(gòu)的透射特性,針對(duì)最后一個(gè)單元結(jié)構(gòu)的透射系數(shù)過低的原因,在最初的單元結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過在方形貼片的四個(gè)角各開一個(gè)傾斜45°的矩形槽來(lái)提高其透射系數(shù);在此基礎(chǔ)上將設(shè)計(jì)的相位梯度超表面加載至喇叭天線上,仿真分析了相位梯度超表面的偏轉(zhuǎn)效果;最后將其加工實(shí)測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn)其能夠在5.3GHz~6.3GHz范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)25°~30°左右的透射波束偏轉(zhuǎn)。3)利用相位梯度超表面的思想,設(shè)計(jì)了一種具有一定相位梯度的電磁超表面結(jié)構(gòu),并且將其作為Fabry-Perot諧振腔天線的部分反射面。Fabry-Perot諧振腔天線的饋源天線采用傳統(tǒng)的微帶貼片天線,仿真發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的Fabry-Perot諧振腔天線能夠在5.7GHz~5.9GHz頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)41°~43°的透射波束偏轉(zhuǎn),同時(shí)在最大輻射方向上的增益可以達(dá)到9dBi~10dBi。4)將相位梯度超表面的思想引入到Mushroom天線設(shè)計(jì)之中,設(shè)計(jì)了兩種Mushroom天線結(jié)構(gòu),一種是采用相同單元結(jié)構(gòu)形式的傳統(tǒng)Mushroom天線結(jié)構(gòu),一種是引入相位梯度超表面的思想,采用漸變式單元結(jié)構(gòu)的Mushroom天線。仿真發(fā)現(xiàn),相較于傳統(tǒng)的Mushroom天線,漸變式單元結(jié)構(gòu)的Mushroom天線其抗帶寬有所減小,為4.7GHz~5.3GHz,相對(duì)帶寬為12%,但是它能夠?qū)崿F(xiàn)20°~30°的波束偏轉(zhuǎn),工作頻帶內(nèi)最大輻射方向增益為6.5dBi~7.5dBi。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN820
【部分圖文】：

自然界的材料的分類情況

V型單元結(jié)構(gòu)的相位梯度超表面的電磁波束方向控制

4圖 1.3 引入螺旋形相位產(chǎn)生螺旋波陣面通過在不同的位置上引入不同的相位突變，對(duì)這些相位突變的情況進(jìn)行合理的布局，使其能夠滿足某些規(guī)律，就能夠?qū)崿F(xiàn)電磁波束的任意調(diào)控。Yu 等人在
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 范亞;屈紹波;王甲富;張介秋;馮明德;張安學(xué);;基于交叉極化旋轉(zhuǎn)相位梯度超表面的寬帶異常反射[J];物理學(xué)報(bào);2015年18期

2 李勇峰;張介秋;屈紹波;王甲富;吳翔;徐卓;張安學(xué);;圓極化波反射聚焦超表面[J];物理學(xué)報(bào);2015年12期

3 李勇峰;張介秋;屈紹波;王甲富;鄭麟;周航;徐卓;張安學(xué);;Wide-band circular polarization-keeping reflection mediated by metasurface[J];Chinese Physics B;2015年01期

4 李勇峰;張介秋;屈紹波;王甲富;陳紅雅;徐卓;張安學(xué);;寬頻帶雷達(dá)散射截面縮減相位梯度超表面的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J];物理學(xué)報(bào);2014年08期

5 吳愛婷,官伯然;添加覆蓋層的寬帶微帶貼片天線[J];杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年06期

本文編號(hào)：2849518