本文關(guān)鍵詞：基于亞波長(zhǎng)相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料的電控掃描天線研究

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【摘要】：在雷達(dá)和無(wú)線通信系統(tǒng)中,一般的定向輻射天線很難滿足對(duì)天線功能多樣化的需求。高增益、波束指向性可調(diào)控天線由于具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)、能夠?qū)崟r(shí)跟蹤目標(biāo)等特性受到了高度的關(guān)注。機(jī)械掃描天線存在速度慢、伺服系統(tǒng)故障多、難以維護(hù)等缺點(diǎn)。而在相控陣天線中,TR組件的使用導(dǎo)致其成本異常昂貴,限制了其廣泛應(yīng)用。近年來(lái)出現(xiàn)了一種亞波長(zhǎng)電磁結(jié)構(gòu)材料,它對(duì)電磁波相位具有優(yōu)良的調(diào)控性能,能為新型低成本、高性能電控掃描天線設(shè)計(jì)提供全新的技術(shù)途徑。本文主要圍繞亞波長(zhǎng)電磁結(jié)構(gòu)對(duì)電磁相位的調(diào)制機(jī)理展開(kāi)研究,發(fā)展了相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料的動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù),設(shè)計(jì)出了基于頻率選擇表面的多層相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料和基于傳輸陣列結(jié)構(gòu)的超薄相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料。在此基礎(chǔ)上,拓展了相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料在功率承載、極化控制方面的功能,為多功能智能天線奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。主要的研究工作體現(xiàn)在以下三點(diǎn):1、針對(duì)相控陣天線造價(jià)昂貴等問(wèn)題,提出利用基于頻率選擇表面的多層相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料對(duì)電磁波相位的調(diào)制機(jī)理,利用變?nèi)荻䴓O管設(shè)計(jì)出具有相位連續(xù)調(diào)控性能的多層相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料,并利用該材料與傳統(tǒng)天線集成,構(gòu)造出的電控掃描天線在電場(chǎng)面和磁場(chǎng)面的±30°范圍內(nèi)均實(shí)現(xiàn)了波束連續(xù)電控掃描。2、為了滿足雷達(dá)和無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)高集成度天線的迫切需求,提出了基于傳輸陣列結(jié)構(gòu)的超薄相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料。該材料的單元結(jié)構(gòu)集成了接收和發(fā)射微帶貼片天線、移相器及控制電路,并且單元結(jié)構(gòu)橫向尺寸小于半波長(zhǎng),厚度約1/8波長(zhǎng),利用它集成的電控掃描天線在±60°范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了二維電控掃描。3、針對(duì)天線功能多樣化的應(yīng)用需求,提出相位和極化狀態(tài)同時(shí)可調(diào)控的多功能相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料,實(shí)現(xiàn)波束電控掃描的同時(shí)能夠進(jìn)行極化動(dòng)態(tài)切換。為了補(bǔ)償材料的插入損耗,將有源放大器件集成到相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料中,顯著提高了出射電磁波能量密度,拓展了亞波長(zhǎng)相位調(diào)制結(jié)構(gòu)材料在高功率多功能天線的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN820

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本文編號(hào)：1214920