基于超材料的动态波束操控器件研究

发布时间：2018-02-22 12:40

  本文关键词： 超材料 移相 波束扫描 动态 超表面　出处：《中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近些年,相位调制超材料成为人工电磁结构材料的一大热点,这种超材料对电磁波的相位具有良好的调控能力,可以用来构造成本低廉、功能多样的波束操控器件。本文主要围绕亚波长动态相位调制超材料在多功能波束扫描器件方向展开研究。在目前相位调制超材料的研究基础上,根据相位调制材料未来的发展趋势,针对几个突出的问题进行了更深一步的探索。研究内容主要分为以下两部分:1、针对目前的动态相位调制超材料的相位调控范围小、存在量化误差、材料损耗较大、材料厚度太厚等问题,根据亚波长人工结构材料对电磁相位的调制机理,利用变容二极管和PIN二极管两种动态元件,设计出一种超薄相位调制超材料。这种材料插入损耗低、能够实现360°相位连续调控,材料厚度较薄;将这种材料与贴片阵列天线集成,构造出低剖面电控扫描天线,在电场面和磁场面都实现了±60°的波束扫描。2、针对一位制数字超表面相位调控能力有限,设计出可用于波束扫描的二位制数字超表面。我们设计的二位制数字超表面能够产生0°、90°、180°、270°四种反射相位,对电磁波相位的操控更加灵活,大大提高了材料的波束操控能力。这种材料能够在波束扫描天线、多波束探测器件等领域有潜在的应用前景。
[Abstract]:In recent years, phase modulation supermaterial has become a hot spot of artificial electromagnetic structure material. This kind of supermaterial has good control ability to electromagnetic wave phase, and can be used to construct low cost. This paper focuses on the research of sub-wavelength dynamic phase modulation supermaterial in the direction of multi-function beam scanner. Based on the current research of phase modulation supermaterial, According to the development trend of phase modulation materials in the future, this paper makes a further exploration on several outstanding problems. The research contents are divided into the following two parts: 1, aiming at the small range of phase control of the current dynamic phase modulation metamaterials. There are some problems such as quantization error, large material loss, too thick material thickness and so on. According to the modulation mechanism of electromagnetic phase of subwavelength artificial structure material, two kinds of dynamic components, variable-volume diode and PIN diode, are used. An ultra-thin phase modulation supermaterial is designed. The material has low insertion loss, can realize 360 掳phase continuous control, and the thickness of the material is thin, the electronic controlled scanning antenna with low profile is constructed by integrating this material with patch array antenna. The beam scanning of 卤60 掳is realized in both the electric field and magnetic field, and the phase control ability of one-digit digital supersurface is limited. A digital supersurface with two digits can be designed for beam scanning. The digital supersurface designed by us can produce four kinds of reflective phases, namely, 0 掳90 掳/ 180 掳/ 270 掳, which is more flexible to control the phase of electromagnetic wave. This material can be used in many fields such as beam scanning antenna, multi-beam detector and so on.
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB34

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本文编号：1524429