本文關(guān)鍵詞：基于超表面相位調(diào)控原理的天線研究

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【摘要】：在21世紀(jì),科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,無線通信領(lǐng)域亦是日新月異,不斷有新技術(shù)新產(chǎn)品出現(xiàn)。其中,天線作為無線通信系統(tǒng)的接收/發(fā)射端,是無線產(chǎn)品的關(guān)鍵組成之一,其性能的好壞將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量,且天線的研究是朝著小型化、高增益、寬頻段、高隔離度、寬波瓣的方向發(fā)展。無線產(chǎn)品也要求天線兼顧多種性能指標(biāo),傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)方式愈發(fā)難以實(shí)現(xiàn)。為了滿足實(shí)際產(chǎn)品和應(yīng)用的需要,通過將超材料加載至天線上從而改善天線的輻射性能的研究不斷呈現(xiàn),但是對于一些對尺寸大小、重量等參數(shù)比較敏感的應(yīng)用,三維的超材料就不再是最適宜的。與三維的超材料相互比較,二維的超表面具有明顯的優(yōu)點(diǎn),即低剖面(一般為單層的二維結(jié)構(gòu))、重量輕、成本低等。本文研究了超表面在天線方面的應(yīng)用,即喇叭天線和拋物面反射天線。首先分析了超表面單元的反射特性,即包括反射相位和反射系數(shù)特性;然后,研究分析了超表面陣列在喇叭天線方面的應(yīng)用;最后分析了將超表面陣列代替拋物面反射器后的反射天線的輻射特性。具體內(nèi)容包括如下:1.研究分析了三款尺寸不同的超表面單元特性。優(yōu)化超表面單元的結(jié)構(gòu)尺寸,從而獲得性能最佳的結(jié)構(gòu),改變超表面單元枝節(jié)長度從而實(shí)現(xiàn)反射相位的調(diào)控;三款超表面單元可以實(shí)現(xiàn)近似360度的反射相位覆蓋,反射效率達(dá)到91.6%以上;建立起反射相位與單元枝節(jié)尺寸的對應(yīng)關(guān)系,建立表格方便查詢。2.研究分析了喇叭天線口徑位置加載超表面陣列的輻射特性。根據(jù)喇叭天線口徑處不同位置的相位分布規(guī)律,設(shè)計(jì)超表面陣列從而改善口徑處相位分布關(guān)系;H面扇形喇叭天線在加載超表面陣列尺寸大小為12mm*216mm時,增益由7.5dB增至13.9dB;角錐喇叭天線在加載超表面陣列尺寸大小為144mm*132mm時,增益由 22.8dB 增至 24.9dB。3.研究分析了超表面反射天線輻射特性。設(shè)計(jì)了不同尺寸大小的超表面陣列,用以代替反射天線中的拋物面反射器;設(shè)計(jì)了 U型開槽貼片天線,10GHz時增益約為5.91dB,S/11-10dB帶寬約為2.1GHz,將其作為超表面反射天線中的饋源。隨著超表面陣列尺寸的增加,反射天線增益由16.61dB提高至19.55dB,比饋源增益提高了 13.65dB,在考慮了饋源天線的等效相位中心后,反射天線的增益可以進(jìn)一步提高至19.85dB;由于不同頻率下超表面單元的反射相位差異性,超表面陣列尺寸大小為248mm*248mm時,10.75GHz時增益為18.30dB降低至11GHz 時的 15.45dB。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN820

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本文編號：1286307