基于有源超表面的电磁波调控理论与应用研究

发布时间：2020-10-28 19:02

【摘要】：近几年来,人工新型电磁超表面由于对透射/反射电磁波的谐振,幅度以及相位等方面的灵活控制性和自身低损耗、低成本的优势,在微波电磁场和通信领域有着广泛的应用前景。将有源器件融入超表面中,在一定程度上能够提高超表面自身调控电磁波的灵活性,扩宽超表面的应用领域。本文分别从对透/反射电磁波的幅度和相位调控,透反一体化研究两方面出发,针对有源超表面对电磁波的调控性进行研究分析。具体内容如下:1.针对超表面的电磁波调控进行研究分析:首先运用广义斯涅尔定律设计两种超表面夹角平面镜,从实验分析和测试两方面验证超表面在异常反射和透射中的电磁波相位调控;另外针对超表面的电磁波极化调控从各向异性材料和数据分析两方面展开研究;最后针对有源器件超表面在不同极化下的电磁波调控从等效电路和全波仿真两方面展开研究分析。2.提出了有源反射超表面单元和有源透射超表面单元,通过有源器件实现超表面的电磁波相位调控和幅度调控,结合广义斯涅耳定律设计不同的相位梯度分布实现多角度夹角反射面和夹角透镜,从远场仿真结果进一步分析有源超表面电磁波调控在高定向性波束校准中的应用。3.提出了两种透反一体化的有源超表面:针对贴片超表面加载变容二极管,当入射波为y方向的主极化波时,通过调整变容二极管的电压值,实现了y极化反射电磁波和y极化透射电磁波之间的相互转换;针对谐振环超表面加载变容二极管,当入射波为y方向的主极化波时,通过调整变容二极管电压值,实现了y极化反射电磁波和x极化透射电磁波之间的相互转换。另外针对这两种有源超表面在不同斜入射条件下的电磁波传输状态进行研究。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O441.4
【图文】：

图 1. 1 双负超材料别又提出了平面等离子超表面，可以实现聚焦和波束南方等人在《Science》中提出了 V 形天线结构，通波的相位控制，从而达到异常电磁波透射和反射的目超表面”开始进入各位研究学者的视野。 图 1. 2 实现异常反射和折射的 V 字型天线结构

1. 2 实现异常反射和折射的 V 字型天线结人员根据不同的结构提出了不同的超于广义表面转换法[11-12]、基于惠更表面依据这些理论机理，分别在实天线[22-23]及极化转换[24-25]等发展中取调控电磁波相位和幅度，完成波束调年来研究人员依据需求采用不同形可调天线设计和极化转换天线设计寸[26]，旋转单元方向[27]，单元相互叠源元件对操纵电磁波具有操作方便、表面通常具有频带宽、可调控性范围一步的曙光。L.Gil 等研究人员通过

第一章 绪论 n 型硅材料，实现用光来控制超常材料[30]；之后有研究学调电控超材料和可调磁控超材料[31]。有源器件增加电磁波可控性的方法，在近几年的极化转换5]等研究中做出了不可忽略的贡献；通过在超表面上加载经过合理的设计补偿了超表面自身产生的损耗，实现放大，Badreddine Ratni 等人提出了能够提供 360 度相位的反射该单元由加载在介质板上的两根金属条构成，两根金属条之容二极管，当变容二极管的电压从 0.5V 变化到 22V，对 0.6pf，能够实现了 360 度的反射相位，作者运用该单元，分别实现 15 度、30 度和 45 度的波束调控[38]。
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本文编号：2860476