基于渐变折射率人工电磁材料的平板透镜天线研究

发布时间：2021-12-19 11:54

　　渐变折射率人工电磁材料（Gradient Index Metamaterials,GRIN）是一种新型的人工电磁材料,由一定规律排布的具有深度亚波长尺寸的人工电磁单元组成。通过调节人工电磁单元的电耦合或磁耦合,实现了对介电常数或磁导率的调控,从而实现人工电磁材料折射率的改变。本文利用人工电磁材料折射率的梯度渐变构建渐变折射率透镜天线,在宽带范围内实现了对天线辐射波的调控。论文的主要研究内容如下:（1）介绍了渐变折射率透镜天线的设计原理,包括几何光学原理和阻抗匹配理论,并给出了聚焦和偏转透镜的严格设计公式。为了实现渐变折射率透镜大范围的折射率变化,我们设计了一种宽带高折射率超材料。超材料的折射率在0-11.6GHz范围内大于10且随频率变化平缓,同时超材料的损耗几乎为零。为了实现高折射率超材料在渐变折射率透镜中的应用,我们首先研究了超材料的极化不敏感性和宽入射角特性;然后研究了超材料折射率的可控特性,分析了超材料单元的占空比、介质板介电常数、介质板厚度和金属贴片边长对折射率的影响。（2）利用渐变折射率透镜设计了宽带紧凑型圆极化喇叭天线。首先设计了宽带紧凑型圆极化喇叭天线的馈电装置,包括T... 

【文章来源】：桂林电子科技大学广西壮族自治区

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

文献[14]加载零折射率材料的喇叭天线：(a)圆锥喇叭天线；(b)矩形喇叭天线

波到平面波的转换。为了实现三维球面波到平面波的转单层方形金属环结构设计了渐变折射率平板透镜，加载在线的高方向性辐射[43]，具体结构如图 1.2 所示。2013 年，用到大口径的喇叭天线上实现了笔尖型辐射[44]。2014 年秀博士利用半鱼眼透镜加载在贴片天线前方实现了天线崔铁军课题组基于粒子群算法优化实现了低副瓣喇叭透，哈尔滨工业大学孟繁义等人利用在介质上打孔的方法透镜天线[48]。但是这些透镜通常采用折射率很低的材料实缺点。为了降低透镜的厚度，Erfani 等人提出了一种新的透镜中央采用高折射率超材料，而由透镜中央到边沿折镜大大降低了纵向尺寸，实现了厚度超薄的结构。同时，槽线天线中，实现了天线增益的增加，如图 1.3 所示。然源天线的距离较大，这实际上又增加了天线的纵向尺寸；配层结构，导致天线的反射系数较高、口径效率较低。

透镜中央采用高折射率超材料，而由透镜中央到边沿折镜大大降低了纵向尺寸，实现了厚度超薄的结构。同时，槽线天线中，实现了天线增益的增加，如图 1.3 所示。然源天线的距离较大，这实际上又增加了天线的纵向尺寸；配层结构，导致天线的反射系数较高、口径效率较低。图 1.2 文献[43]高方向性喇叭透镜天线

【参考文献】：
硕士论文
[1]圆极化器技术的研究[D]. 刘蕊花.西安电子科技大学 2010



本文编号：3544372