基于超表面的圆极化紧耦合阵列天线

发布时间：2023-03-25 02:41

　　新型人工电磁材料由特定几何形状的亚波长单元周期或非周期排列所构成,其媒质特性取决于基本单元结构及单元空间排列方式,对电磁波具有超常的调控能力。将其与传统天线结合进行超材料天线的设计,不仅丰富了天线类型,更为突破天线在发展中遇到的瓶颈提供了新的思路,进一步推动着无线通信技术的发展。本文对新型人工电磁材料在天线设计中的应用进行了研究,包括使用超表面取代紧耦合阵列天线的宽角匹配层、超表面与紧耦合阵列天线结合实现线极化到圆极化的转换,主要内容和研究成果如下:1.设计了一款双层透射型线极化转圆极化超表面,双层的金属结构分布在介质板的上下面,当一束线极化波入射到超表面上,超表面的极化转换率在12GHz到18.5GHz频段范围内达到90%的高效转换,3dB轴比带宽为11.8GHz到18.6GHz。同时对该极化转换超表面进行了理论分析。设计的模型制作了实物,测试结果与仿真数据吻合良好。2.使用超表面结构取代紧耦合阵列上方的介质匹配层,利用等效传输线原理对其分析。在此基础上,设计了开口谐振环超表面紧耦合天线,仿真结果表明:和传统带有宽角匹配层的紧耦合天线一样,具有良好的宽带宽角特性。3.设计了一款紧耦合...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 极化转换超表面的研究现状
        1.2.2 超表面天线的研究现状
        1.2.3 超宽带紧耦合天线阵的研究现状
    1.3 本文主要研究工作及创新点
    1.4 本文的内容安排
第二章 新型人工电磁材料和天线基本理论
    2.1 新型人工电磁材料基本理论
        2.1.1 各向异性超表面的极化调控原理
        2.1.2 超表面S参数的提取
    2.2 天线参数介绍
        2.2.1 天线参数
        2.2.2 极化特性
    2.3 本章小结
第三章 透射型宽角度圆极化超表面设计
    3.1 引言
    3.2 超表面单元设计与分析
        3.2.1 极化转换超表面参数
        3.2.2 极化转换单元结构设计
        3.2.3 入射角度对超表面性能影响
        3.2.4 超表面工作原理分析
        3.2.5 结构参数对极化转换特性的影响
    3.3 超表面实物制作与测试
        3.3.1 超表面实物制作
        3.3.2 测试环境及方案
        3.3.3 测试结果
    3.4 本章小结
第四章 新型超表面紧耦合天线
    4.1 引言
    4.2 基于超表面匹配层的实现原理
        4.2.1 介质匹配层等效传输线模型
        4.2.2 超表面等效传输线模型
    4.3 新型紧耦合天线设计
        4.3.1 单极化紧耦合天线单元设计
        4.3.2 新型紧耦合天线仿真
    4.4 本章小结
第五章 基于超表面的圆极化紧耦合阵列天线
    5.1 引言
    5.2 紧耦合天线设计
        5.2.1 紧耦合偶极子单元设计
        5.2.2 整体紧耦合天线单元设计
    5.3 口径耦合超表面圆极化天线设计
        5.3.1 口径耦合型圆极化单元设计
        5.3.2 圆极化天线单元设计
        5.3.3 圆极化天线实物制作
        5.3.4 天线实物测试
    5.4 基于超表面的圆极化紧耦合天线设计
        5.4.1 电阻型频率选择表面与天线单元结合
        5.4.2 超表面圆极化天线单元设计
        5.4.3 两款圆极化阵列天线分析对比
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3770366