發(fā)布時間：2020-05-20 18:09

【摘要】：二維傳輸線(Two-Dimensional Transmission Line,2DTL)是一種新型的二維導(dǎo)波傳播媒質(zhì)。相較于傳統(tǒng)的點對點的傳輸線結(jié)構(gòu),新型的二維傳輸線具有兩個特點:一是電磁波可在二維的方向上傳播;二是在二維傳輸線的表面任意位置都可進(jìn)行信號能量的耦合傳遞。因為這些特點,近十幾年來,在傳統(tǒng)微波技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)和傳感器網(wǎng)絡(luò)(Sensor Network,SN)等領(lǐng)域內(nèi),二維傳輸線具有廣闊的研究和應(yīng)用價值。自從二維傳輸線被首次提出以來,對于其研究主要圍繞高效率的能量耦合和高速率的信號傳遞。但相較于非常廣闊的應(yīng)用場景而言,對于二維傳輸線的研究需求遠(yuǎn)不及此。例如二維傳輸線雖然能支持二維的導(dǎo)波傳播,但是對于導(dǎo)波傳播方向控制方面的研究尚不成熟,未能完全實現(xiàn)其靈活的特性;并且作為物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的載體,對于在二維傳輸線上構(gòu)建無線通信系統(tǒng)的需求極為迫切�；谏鲜銮闆r,本文以進(jìn)一步拓展二維傳輸線的靈活性為目標(biāo),在深入分析結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上,對其廣闊的應(yīng)用場景進(jìn)行拓展研究。展開了超寬帶技術(shù)、漏波技術(shù)和分布式饋電技術(shù)的詳細(xì)分析和討論。主要內(nèi)容如下:首先,詳細(xì)介紹二維傳輸線的研究背景和研究動態(tài),闡述其作為一種新型微波傳輸結(jié)構(gòu)在各個行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用場景。并且深入分析其傳輸特性,包括電磁場分布、導(dǎo)波模式、能量耦合機(jī)理和能量耗散特性。將二維傳輸線的結(jié)構(gòu)特性和傳輸特性清晰直觀地展現(xiàn)出來,為后文應(yīng)用的研究做好理論基礎(chǔ)。其次,在二維傳輸線特性分析的基礎(chǔ)上,展開對二維傳輸線應(yīng)用的拓展研究。提出作為傳輸線應(yīng)用的超寬帶技術(shù),分析網(wǎng)格形狀對其表面電流的影響,并通過單元色散特性將影響量化,得出網(wǎng)格邊界越復(fù)雜,色散曲線越平緩,工作帶寬越接近周期單元的通頻帶。通過分形結(jié)構(gòu)的引入在不改變單元周期和單元基本形狀的情況下,能最大限度復(fù)雜化其網(wǎng)格邊界,延長電流路徑,并最終達(dá)到將二維傳輸線的工作頻帶拓寬的效果。接著,出于二維傳輸線系統(tǒng)對于無線通信的需求,以及傳統(tǒng)微波領(lǐng)域內(nèi)對漏波天線的研究需求,對二維傳輸線的漏波技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的討論。在研究過程中主要關(guān)注在兩端口系統(tǒng)中通過漏波結(jié)構(gòu)向空間中輻射的效率,在單個漏波單元的情況下達(dá)到36%的總輻射效率,在周期排布漏波單元之后將總輻射效率提升至65%。最后,為了進(jìn)一步拓展二維傳輸線的靈活性,對二維傳輸線間波束聚焦和掃描進(jìn)行了研究。通過對饋電方式、饋電位置、饋電數(shù)量等因素的詳細(xì)討論,設(shè)計了分布式饋電的二維傳輸線系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,通過多個分布式端口饋電進(jìn)行波束聚焦,并通過端口相位調(diào)節(jié),進(jìn)行波束方向的掃描。同時為了實現(xiàn)對聚焦后波束能量的提取,設(shè)計了多款能量耦合裝置用于在不同位置測試取樣。在測試的過程中,同時分析了耦合裝置的方向性對測試及實際使用時的影響。最終將測試的結(jié)果繪制成圖,與仿真中的結(jié)果對比,證明了設(shè)計的有效性。
【圖文】：

圖 1-1 Hiroyuki 教授提出的“二維傳輸”概念圖[5]后，東京大學(xué)團(tuán)隊繼續(xù)對該方向深入研究，2004 年到 200表了相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)一步闡述了二維傳輸線設(shè)計的關(guān)鍵指片、支持高密度元器件擺放以及易于能量耦合，并且列舉

2 Hiroyuki 教授團(tuán)隊最初提出的二維傳輸線及耦合器計在靈活性上有所欠缺，Hiroyuki 教授團(tuán)隊在]，，如圖 1-3(a)所示，該方案由三層組成，底面均勻的金屬網(wǎng)格用于構(gòu)成感性的表面。并且
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN811

【參考文獻(xiàn)】

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1 李R

本文編號：2673000