本文關(guān)鍵詞：共形圓極化全息天線技術(shù)研究

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【摘要】：現(xiàn)代無線電系統(tǒng)的飛速發(fā)展促使天線系統(tǒng)朝著易集成、低成本、小型化和高性能方向發(fā)展,這在客觀上催生了一些新的設(shè)計(jì)理念、技術(shù)引入天線分析設(shè)計(jì)中。人工電磁材料(Metamaterial)作為一個(gè)前沿的、多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域,具備潛在的發(fā)展前景。人工阻抗表面(Artificial Impedance Surface, AIS)作為一種二維的Metamaterial,具有易實(shí)現(xiàn)、剖面低等優(yōu)點(diǎn)。本文從研究人工阻抗表面的分析計(jì)算方法出發(fā),給出了人工阻抗表面基本單元的理論分析、設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。結(jié)合微波全息技術(shù),給出了全息天線表面阻抗分布參數(shù)的計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)全息天線極化方式、波束輻射方向的控制。本文第一部分主要研究了人工阻抗表面的基本原理、構(gòu)造方法,及其電磁響應(yīng)特性。在標(biāo)量人工阻抗單元的基礎(chǔ)上,我們提出了一種新型的張量人工阻抗單元,這種矩形結(jié)構(gòu)的張量人工阻抗單元的阻抗可以表示成一個(gè)矩陣形式,具有各向異性的特性。采用等效傳輸線法分析計(jì)算了張量人工阻抗單元的表面阻抗,并通過張量阻抗單元的各向標(biāo)量阻抗的各向異性特性驗(yàn)證了計(jì)算的準(zhǔn)確性。最后分析了共形結(jié)構(gòu)對(duì)人工阻抗單元表面阻抗的影響,驗(yàn)證了采用平面阻抗設(shè)計(jì)共形天線的可行性。第二部分研究了全息天線表面阻抗分布參數(shù)計(jì)算方法,首先基于全息光學(xué)原理,給出了平面線極化、平面圓極化、共形線極化和共形圓極化全息天線的表面阻抗分布參數(shù)計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了全息天線的線極化、圓極化、共形和波束方向控制。其次采用Matlab-HFSS聯(lián)合建模仿真技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型復(fù)雜電磁模型的設(shè)計(jì)建模仿真。最后采用標(biāo)量、張量人工阻抗單元,設(shè)計(jì)并加工共形線極化全息天線、平面標(biāo)量圓極化天線、平面張量圓極化天線和共形圓極化天線。理論設(shè)計(jì)、軟件仿真和樣機(jī)測(cè)試互相驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：全息天線 人工阻抗表面 張量阻抗 圓極化 共形
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN821.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-7
• 第一章 緒論7-26
• 1.1 研究背景及意義7-12
• 1.1.1 光學(xué)全息技術(shù)8-9
• 1.1.2 微波全息天線技術(shù)9-10
• 1.1.3 表面波10-11
• 1.1.4 阻抗表面11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)12-24
• 1.2.1 人工阻抗表面研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 國外全息天線的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀15-22
• 1.2.3 國內(nèi)全息天線的研究現(xiàn)狀22-23
• 1.2.4 小結(jié)23-24
• 1.3 本文的主要內(nèi)容與章節(jié)安排24-26
• 第二章 人工阻抗表面分析方法26-39
• 2.1 人工阻抗單元表面阻抗分析方法概述26-27
• 2.2 標(biāo)量人工阻抗單元阻抗計(jì)算27-30
• 2.2.1 本征頻率法27-28
• 2.2.2 等效傳輸線法28-30
• 2.3 張量人工阻抗單元阻抗計(jì)算30-36
• 2.3.1 矩形張量人工阻抗單元34-35
• 2.3.2 開斜縫的張量人工阻抗單元35-36
• 2.4 共形人工阻抗單元阻抗計(jì)算36-39
• 第三章 全息表面阻抗分布參數(shù)研究39-45
• 3.1 平面圓極化表面阻抗分布參數(shù)39-41
• 3.2 共形表面阻抗分布參數(shù)41-43
• 3.2.1 柱面共形表面阻抗分布參數(shù)41-42
• 3.2.2 球面共形表面阻抗分布參數(shù)42-43
• 3.3 張量圓極化表面阻抗分布參數(shù)43-45
• 第四章 基于人工阻抗表面的全息天線設(shè)計(jì)45-64
• 4.1 全息天線仿真方法45-47
• 4.2 共形標(biāo)量線極化全息天線47-50
• 4.2.1 設(shè)計(jì)方法47-49
• 4.2.2 測(cè)試結(jié)果與分析49-50
• 4.3 平面標(biāo)量圓極化全息天線50-52
• 4.3.1 設(shè)計(jì)方法50-51
• 4.3.2 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析51-52
• 4.4 平面張量圓極化全息天線52-60
• 4.4.1 法向輻射圓極化全息天線52-56
• 4.4.2 偏角輻射圓極化全息天線56-60
• 4.5 共形圓極化全息天線60-63
• 4.5.1 設(shè)計(jì)方法60-61
• 4.5.2 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析61-63
• 4.6 小結(jié)63-64
• 第五章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 全文總結(jié)64
• 5.2 后續(xù)工作展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 附錄A 碩士研究生在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-73
• 附錄B 張量單元的各向標(biāo)量阻抗計(jì)算公式73-75
• 附錄C 張量人工阻抗單元表面阻抗計(jì)算公式75

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