【摘要】：當(dāng)代通訊技術(shù)在移動通信領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域的飛速發(fā)展,對新一代天線技術(shù)提出了更多創(chuàng)新型的解決方案要求。天線設(shè)計者面臨的共同挑戰(zhàn)是在保持所需輻射特性的同時,進一步加快新型天線形式的研究,對現(xiàn)有移動通信領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域的問題提供優(yōu)良的解決方案,已經(jīng)迫在眉睫。通訊技術(shù)領(lǐng)域的天線,往往對增益、剖面、重量等參數(shù)有明確的指標要求;軍事技術(shù)領(lǐng)域的規(guī)定更為嚴格,還需考慮天線是否具有射頻隱身、能否在不規(guī)則曲面進行共形的特性。傳統(tǒng)的解決方案中,采用的大多是反射面天線、陣列天線、平面反射陣等,但他們各有利弊;隨著不斷的創(chuàng)新和改進,人工調(diào)制阻抗表面因具有剖面低、容易賦形、饋電簡單、能夠很好的控制極化方式和輻射方向等特點脫穎而出,得到了國內(nèi)外科學(xué)家的強烈關(guān)注與研究,成為了當(dāng)下主流的研究方向。本文中所研究的人工調(diào)制阻抗表面天線是光學(xué)全息天線在微波毫米波領(lǐng)域應(yīng)用的一個分支,其分析與設(shè)計基于國內(nèi)外大量的研究成果而成文。具體來說,文章采用MATLAB 2017b與Ansoft HFSS 15.0進行聯(lián)合仿真,首先具體的說明了光學(xué)全息原理在亞毫米波波段的實現(xiàn)機理,分析了表面波到漏波的轉(zhuǎn)化原理,闡述了周期調(diào)制漏波天線的實現(xiàn)方式。接著按照理論說明、實現(xiàn)步驟、具體操作及仿真分析4部分依次對標量人工阻抗調(diào)制表面、共形人工阻抗調(diào)制表面、張量人工調(diào)制阻抗表面三種全息天線進行了從原理到實現(xiàn)的整體實現(xiàn)流程。首先,標量阻抗調(diào)制表面饋電網(wǎng)絡(luò)簡單,可將表面波轉(zhuǎn)化為漏波輻射到空間中去,并獲得較高的增益,這部分不僅利用HFSS的本征模求解,提取了標量阻抗表面的單元阻抗,構(gòu)建了標量阻抗表面天線,還講述了多種提取表面阻抗的不同方法,最終完成了一款中心頻率在10GHz,出射角度為43°,增益約23dBi的標量人工阻抗表面天線。其次,利用共形人工阻抗表面天線能夠?qū)θ肷洳ㄟM行重定向,從而控制出射波束方向的特點,設(shè)計了一款工作在10GHz,峰值增益出射方向為0°,大小為18.43dBi的共形人工阻抗表面天線,這部分不僅率先在國內(nèi)目前公開的文獻中介紹了將三維條帶轉(zhuǎn)換為二維矩形網(wǎng)格的方法,而且對阻抗調(diào)制過程中三維坐標系與二維坐標系之間的關(guān)系進行了說明,利用展開平面變量之間的對應(yīng)關(guān)系,最終得到共形阻抗表面的調(diào)制公式。再次,因為張量人工阻抗表面可以通過對單元結(jié)構(gòu)進行各向異性處理,靈活的控制表面的極化方式,基于此介紹了PATEL提取張量阻抗單元的等效電路法,并設(shè)計了一款中心頻率在9.83GHz,在47°方向上峰值增益達到18.5dBi的LHCP張量阻抗表面。通過閱讀本文,可以使后來者快速了解并學(xué)習(xí)到目前國際上關(guān)于人工阻抗調(diào)制表面較為先進的理論及研究方式,為后來者提供了良好的借鑒平臺。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN823.27
【圖文】：

但解釋其設(shè)計過程的文獻寥寥無幾。此外，因此它們需要由諸如喇叭天線或波導(dǎo)縫隙的單獨輻射的解決方案是直接饋電。縫隙平板波導(dǎo)已廣泛用作漏造和饋電，然而，它們無法獨立的控制相位和衰減常數(shù)息結(jié)構(gòu)的改進與研究，相繼采用不同的結(jié)構(gòu)形式，在人出成果[19] -[24]。左）模擬等效表面阻抗，使用微波全息技術(shù)實現(xiàn)阻抗圖（右）

a) 采用結(jié)構(gòu)單元（左）模擬等效表面阻抗，使用微波全息技術(shù)實現(xiàn)阻抗圖（右），全息表面（中(b) 左：單極子天線饋電的全息阻抗表面，右：共形人工阻抗表面圖 1. 1 Sievenpiper 團隊提出的人工阻抗表面及柱面共形示意圖

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文[25]，D. M. Sazonov 為全息天線的設(shè)計引入了 CAD 的機輔解決Le vis 等人提出了用離散短條代替連續(xù)圓弧設(shè)計偶極子全息天]，Sooriyadevan 學(xué)者對這一結(jié)構(gòu)提出了優(yōu)化方法。2004 年[28波作為全息天線的饋電網(wǎng)絡(luò)，抑制了副瓣增益，并提高了耦合rian 等人設(shè)計的全息天線比微帶天線原有性能更優(yōu)，并設(shè)計了]，如圖 1.3 所示。

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本文編號：2781512