超表面是電磁超材料概念的二維延伸,具有比超材料更低的剖面,更薄的厚度,單元設(shè)計(jì)更加靈活,更易加工實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢。超表面可以靈活有效地操縱電磁波幅度、相位、極化及傳播模式等特性。本文主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:首先,利用超表面透鏡實(shí)現(xiàn)對喇叭口徑場的調(diào)控。針對傳統(tǒng)高增益喇叭天線體積龐大,結(jié)構(gòu)笨重的問題,我們提出了一種超薄的超表面透鏡,通過在喇叭口徑面上加載超表面透鏡,使得喇叭內(nèi)部的球面波轉(zhuǎn)換為平面波透射,從而達(dá)到提高天線增益的效果。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)中心頻率為12.5 GHz時(shí),天線峰值增益可以達(dá)到24.2 dBi,當(dāng)中心頻率為30 GHz時(shí),天線峰值增益可以達(dá)到28.9 dBi。然后,利用超表面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)渦旋波束的產(chǎn)生。針對傳統(tǒng)光學(xué)渦旋波生成器系統(tǒng)龐大以及超材料結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題,我們提出一種低剖面的超表面。它由開口環(huán)單元構(gòu)成,可以高效率實(shí)現(xiàn)360°范圍內(nèi)的八相位分布,同時(shí)實(shí)現(xiàn)90°極化旋轉(zhuǎn)。通過陣面補(bǔ)償相位的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)渦旋波、無衍射貝塞爾渦旋波以及雙渦旋波束的產(chǎn)生。最后,設(shè)計(jì)了一款幅相雙控超表面,首次在微波領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了艾里波束的產(chǎn)生。超表面由雙開口環(huán)單元組成,通過提調(diào)控開口環(huán)幾何尺寸以及其旋轉(zhuǎn)... 

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 電磁超表面的重要發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電磁超材料
        1.2.2 電磁超表面
    1.3 本文的主要的研究方法和主要論述結(jié)構(gòu)的安排
第2章 電磁超表面相關(guān)理論
    2.1 引言
    2.2 惠更斯等效原理
    2.3 廣義斯涅爾定律
    2.4 超表面調(diào)控電磁波的相關(guān)原理
    2.5 超表面單元的數(shù)值仿真方法
    2.6 本章小結(jié)
第3章 小型化高增益錐形喇叭天線設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 小型化高增益錐形喇叭天線設(shè)計(jì)
        3.2.1 理論分析
        3.2.2 超表面單元設(shè)計(jì)
        3.2.3 小型化高增益喇叭天線性能
    3.3 小型化高增益錐形喇叭天線設(shè)計(jì)的延伸-30GHz
        3.3.1 超表面單元設(shè)計(jì)
        3.3.2 小型化高增益錐形喇叭天線性能分析-30GHz
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于高效傳輸型超表面渦旋波束的產(chǎn)生
    4.1 引言
    4.2 基于高效傳輸型超表面渦旋波束的產(chǎn)生
        4.2.1 理論分析
        4.2.2 超表面單元設(shè)計(jì)
        4.2.3 傳輸型渦旋波束的產(chǎn)生
    4.3 基于高效傳輸型超表面無衍射渦旋波束的產(chǎn)生
        4.3.1 理論分析
        4.3.2 無衍射渦旋波束的產(chǎn)生
    4.4 基于高效傳輸型超表面雙模渦旋波束的產(chǎn)生
        4.4.1 理論分析
        4.4.2 雙渦旋波束的的產(chǎn)生
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于幅相雙控超表面艾里波束的生成
    5.1 引言
    5.2 基于幅相雙控超表面艾里波束的產(chǎn)生
        5.2.1 理論分析
        5.2.2 超表面單元設(shè)計(jì)
        5.2.3 艾里波束的生成
        5.2.4 艾里波束特性分析
    5.3 基于幅相雙控超表面自聚焦艾里波束的產(chǎn)生
        5.3.1 理論分析
        5.3.2 自聚焦艾里波束的產(chǎn)生
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 主要內(nèi)容與總結(jié)
    6.2 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
    一、個(gè)人簡歷
    二、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
        2.1 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
        2.2 研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Principles of electromagnetic waves in metasurfaces[J]. LUO XianGang.  Science China（Physics,Mechanics ＆ Astronomy）. 2015(09)
[2]利用具有自旋角動(dòng)量的光束實(shí)現(xiàn)微粒的旋轉(zhuǎn)[J]. 高秋娟,朱艷英,史錦珊,李亞林,王明利,魏勇.  中國激光. 2008(10)

碩士論文
[1]渦旋光束的產(chǎn)生及特性研究[D]. 徐麗娟.浙江大學(xué) 2014



本文編號：3680134