本文關(guān)鍵詞：基于變換光學(xué)的天線設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 變換光學(xué) 逆變換光學(xué) 超材料 透鏡 漏波天線

【摘要】：基于麥克斯韋方程組在坐標(biāo)變換下的形式不變性所建立起來的變換光學(xué)理論為電磁波的有效調(diào)控提供了新的思路,成為了近幾年來電磁界研究的熱點(diǎn)之一。變換光學(xué)的獨(dú)特魅力在于其借助坐標(biāo)變換的方法對(duì)特定區(qū)域的材料參數(shù)分布進(jìn)行合理設(shè)計(jì),從而使得電磁波經(jīng)過該區(qū)域時(shí),傳播的方向可以按照設(shè)計(jì)好的路線行進(jìn)。然而由變換光學(xué)所推算出的參數(shù)大多是三維、非均勻變化且各向異性的,這些材料在自然界中很難或幾乎不可能獲得。得益于超材料的快速發(fā)展,為變換光學(xué)由理論變成了現(xiàn)實(shí)提供了物質(zhì)基礎(chǔ),兩者的結(jié)合極大的推動(dòng)了電磁學(xué)的發(fā)展。然而,當(dāng)我們把變換理論引入到天線設(shè)計(jì)中去時(shí),卻遺憾地發(fā)現(xiàn)很難找到理想的坐標(biāo)變換的數(shù)學(xué)模型。逆變換光學(xué)理論的提出為我們提供了新的設(shè)計(jì)思路,本文的研究正是基于此開展的。主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：1、利用逆變換光學(xué)理論,通過對(duì)透鏡表面的電流和磁流的分布進(jìn)行規(guī)劃,提出了一種輻射方向可調(diào)控的天線透鏡,對(duì)其理論推導(dǎo)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,對(duì)影響透鏡性能的參數(shù)做了深入的探討,尤其是透鏡的厚度,對(duì)其進(jìn)行了仿真和分析,此外還對(duì)透鏡的相位調(diào)控和幅值調(diào)控進(jìn)行了對(duì)比研究,最后設(shè)計(jì)了一個(gè)輻射方向可調(diào)的表面。2、作為上述研究的延續(xù),我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)可實(shí)現(xiàn)傳播波到表面波轉(zhuǎn)換的表面,對(duì)影響其性能的參數(shù)進(jìn)行了深入分析,借助準(zhǔn)共形變換原理,有效地減小了變換媒質(zhì)的各向異性,通過離散,近似和打孔最終實(shí)現(xiàn)了純電介質(zhì)的轉(zhuǎn)換表面,有效地提高了工作帶寬。為微波采集和能量回收天線的設(shè)計(jì)提供了新的思路。3、基于變換光學(xué)設(shè)計(jì)的傳播波到表面波的轉(zhuǎn)換,我們通過改變介質(zhì)板的介電常數(shù)的分布,使得一部分的波在介質(zhì)板上朝向某個(gè)固定方向向外輻射,實(shí)現(xiàn)了一種簡單的漏波形式。為新型的漏波和全息天線的研究提供了新的思路。以上研究表明,逆變換光學(xué)從場的角度來設(shè)計(jì)坐標(biāo)變換,很大程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)電磁波的有效調(diào)控,這種逆向的設(shè)計(jì)思路更具有物理思維,更適合天線的設(shè)計(jì)應(yīng)用,為今后的理論分析和工程實(shí)踐應(yīng)用提供了指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：變換光學(xué) 逆變換光學(xué) 超材料 透鏡 漏波天線
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN820
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-15
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文主要工作13-15
• 2 變換光學(xué)的基本原理15-33
• 2.1 變換光學(xué)基本理論15-20
• 2.1.1 傳統(tǒng)變換光學(xué)原理15-18
• 2.1.2 變換光學(xué)與超材料18-20
• 2.2 準(zhǔn)共形變換原理20-21
• 2.3 變換光學(xué)的應(yīng)用21-29
• 2.3.1 變換光學(xué)在隱身領(lǐng)域的應(yīng)用21-24
• 2.3.2 變換光學(xué)在天線領(lǐng)域的應(yīng)用24-28
• 2.3.3 變換光學(xué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用28-29
• 2.4 逆變換光學(xué)理論29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 3 基于變換光學(xué)的輻射方向可調(diào)控天線的設(shè)計(jì)33-44
• 3.1 透鏡的理論分析33-34
• 3.2 透鏡的設(shè)計(jì)與分析34-41
• 3.2.1 透鏡的設(shè)計(jì)與仿真34-36
• 3.2.2 透鏡參數(shù)的分析36-41
• 3.3 輻射方向可調(diào)的反射面的設(shè)計(jì)41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 4 傳播波到表面波的轉(zhuǎn)換表面及漏波天線的設(shè)計(jì)44-60
• 4.1 轉(zhuǎn)換表面的設(shè)計(jì)44-54
• 4.1.1 傳播波到表面波的轉(zhuǎn)化44-49
• 4.1.2 仿真計(jì)算49-54
• 4.2 漏波天線的設(shè)計(jì)54-59
• 4.2.1 漏波天線的基本概念54-55
• 4.2.2 漏波天線的設(shè)計(jì)55-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 5 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果66-68
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集68

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