超构天线:原理、器件与应用
本文选题:亚波长结构 + 超构材料 ; 参考:《物理学报》2017年14期
【摘要】:自从电磁波被发现和应用以来,利用各种材料或者结构调节电磁波的辐射行为、构造高性能的电磁辐射器件一直是研究人员的追求目标.经过百余年的发展,电磁辐射器件的方向性提高、带宽拓展等技术逐渐达到瓶颈.受自然材料电磁特性的限制,微带天线、喇叭天线等传统电磁辐射器件存在体积重量大、工作带宽窄、无法快速动态调控等缺陷,难以满足日益发展的通信技术的需求.近年来出现的亚波长结构可在深度亚波长尺度下调控电磁波的传输行为,出现了多种奇异的电磁现象,完善了传统的电磁学理论,在一定程度上突破了传统材料电磁特性的限制,形成全新的电磁辐射技术,有效解决了传统天线存在的口径大、厚度高、带宽窄等难题,促进了电磁学、光子学、材料学等领域的发展.这种基于超构材料的新型天线可以被称为超构天线,具有高方向性、低副瓣、超宽带、可重构等传统天线难以实现的功能.本文主要回顾了近年来基于亚波长超构材料的超构天线技术的发展现状和取得的成果,介绍了超构材料在亚波长尺度下对电磁波振幅、相位、偏振态等的衍射调控机理,以及在此基础上形成的新型辐射器件,例如相控阵天线、高方向性天线、低雷达散射截面天线,基于亚波长结构的多种偏振调控器件及其在天线中的应用等.在衍射极限尺度下,这种亚波长结构的调控行为可有效提升电磁辐射器件的方向性、带宽,并可重构天线的工作频率、偏振态等性能.
[Abstract]:Since the electromagnetic wave was discovered and applied, it has been the pursuit of researchers to use various materials or structures to regulate the radiation behavior of electromagnetic wave and to construct high performance electromagnetic radiation devices. With the development of more than one hundred years, the directivity of electromagnetic radiation devices has been improved and the bandwidth of electromagnetic radiation devices has gradually reached the bottleneck. Limited by the electromagnetic characteristics of natural materials, the traditional electromagnetic radiation devices such as microstrip antenna and horn antenna have the disadvantages of large volume and weight, narrow working band, unable to adjust and control quickly and dynamically, so it is difficult to meet the needs of the increasingly developed communication technology. In recent years, the subwavelength structure can regulate the transmission behavior of electromagnetic wave at the depth sub-wavelength scale, and there are many strange electromagnetic phenomena, which improve the traditional electromagnetic theory. To a certain extent, it breaks through the limitation of the electromagnetic characteristics of traditional materials, forms a new electromagnetic radiation technology, effectively solves the problems of large aperture, high thickness, narrow band and so on existing in traditional antennas, and promotes electromagnetics and photonics. The development of materials science and other fields. This new type of antenna based on superstructure material can be called superstructure antenna, which has the functions of high directivity, low sidelobe, ultra-wideband, reconfigurable and so on. In this paper, the recent development and achievements of ultrastructure antenna technology based on subwavelength superstructure materials are reviewed, and the diffraction regulation mechanism of superstructure materials on electromagnetic wave amplitude, phase and polarization state at sub-wavelength scale is introduced. And new radiation devices, such as phased array antenna, high directional antenna, low radar cross section antenna, various polarization control devices based on sub-wavelength structure, and their applications in antenna, etc. At the diffractive limit scale, the modulation behavior of the subwavelength structure can effectively improve the directivity and bandwidth of the electromagnetic radiation device, and the reconfigurable performance of the antenna, such as the operating frequency and the polarization state, etc.
【作者单位】: 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室;
【基金】:国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CBA01700) 国家自然科学基金(批准号:61405201,61675208)资助的课题~~
【分类号】:TN820
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 李雄;马晓亮;罗先刚;;超表面相位调控原理及应用[J];光电工程;2017年03期
2 赵泽宇;蒲明博;王彦钦;罗先刚;;广义折反射定律[J];光电工程;2017年02期
3 郭迎辉;蒲明博;马晓亮;李雄;罗先刚;;电磁超构材料色散调控研究进展[J];光电工程;2017年01期
【共引文献】
相关期刊论文 前7条
1 马晓亮;李雄;郭迎辉;赵泽宇;罗先刚;;超构天线:原理、器件与应用[J];物理学报;2017年14期
2 蒲明博;王长涛;王彦钦;罗先刚;;衍射极限尺度下的亚波长电磁学[J];物理学报;2017年14期
3 杨伟;吴时彬;汪利华;范斌;罗先刚;杨虎;;微结构薄膜望远镜研究进展分析[J];光电工程;2017年05期
4 林佼;王大鹏;司光远;;表面等离子激元超构表面的研究进展[J];光电工程;2017年03期
5 李雄;马晓亮;罗先刚;;超表面相位调控原理及应用[J];光电工程;2017年03期
6 赵泽宇;蒲明博;王彦钦;罗先刚;;广义折反射定律[J];光电工程;2017年02期
7 赵亚丽;贾琨;张晗;马江将;雷忆三;明海;;金属光子晶体薄膜可见光和微波波段传输性能[J];光电工程;2017年02期
【二级参考文献】
相关期刊论文 前8条
1 赵泽宇;蒲明博;王彦钦;罗先刚;;广义折反射定律[J];光电工程;2017年02期
2 郭迎辉;蒲明博;马晓亮;李雄;罗先刚;;电磁超构材料色散调控研究进展[J];光电工程;2017年01期
3 王长涛;赵泽宇;高平;罗云飞;罗先刚;;表面等离子体超衍射光学光刻[J];科学通报;2016年06期
4 Minghui Hong;;Metasurface wave in planar nano-photonics[J];Science Bulletin;2016年02期
5 Hong-Bo Sun;;The mystical interlinks:Mechanics,religion or optics?[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2016年01期
6 LUO XianGang;;Principles of electromagnetic waves in metasurfaces[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2015年09期
7 WANG DaCheng;HUANG Qin;QIU ChengWei;HONG MingHui;;Selective excitation of resonances in gammadion metamaterials for terahertz wave manipulation[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2015年08期
8 孙树林;何琼;周磊;;电磁超表面[J];物理;2015年06期
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 杨艾青;;天线基础知识(三)[J];内蒙古广播与电视技术;2004年01期
2 邓超;李萍;;H形印制天线的仿真设计[J];江苏通信技术;2007年02期
3 王安国;张佳杰;王鹏;侯永宏;;可重构天线的研究现状与发展趋势[J];电波科学学报;2008年05期
4 张延涛;;一种基于蝴蝶结型的天线单元的设计与实现[J];电子质量;2013年02期
5 马汉清,郑会利;一种新型的宽带全向高增益天线[J];电子科技;2003年22期
6 齐子森;郭英;王布宏;侯文林;;共形阵列天线单元极化形式的优化设计[J];航空学报;2011年04期
7 Bill Schweber;;天线:无线信号链接的关键[J];电子设计技术;1996年11期
8 刘宏冰;调频天线的维护[J];西部广播电视;2003年03期
9 于大群;朱瑞平;夏琛海;;薄膜天线单元的初步研究[J];现代雷达;2009年10期
10 祝平;袁斌;刘楠楠;彭天昊;;一种高增益的可重构广角天线研制[J];电子技术;2014年01期
相关会议论文 前10条
1 樊明延;冯正和;张雪霞;;新型宽带双枝倒F平面集成天线[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
2 逯贵祯;关亚林;;互补结构天线的辐射特性与散射特性研究[A];全国电磁兼容学术会议论文集[C];2006年
3 孙保平;付纳新;;某型雷达天线单元组件的检验方法[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年
4 李勤毅;焦永昌;赵钢;王小明;;一种新型的微带反射阵天线单元及其应用[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
5 郭胜刚;阮成礼;;方向回溯天线发展综述[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
6 朱祖武;曹卫平;;用于探地雷达系统的宽带领结天线的研究与设计[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
7 龙小专;谭佳玲;贾韶旭;;宽带Vivaldi天线的仿真与设计[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
8 徐晓宁;李秀萍;;一种新型圆筒形双频带天线的设计[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
9 陈永锋;黄兴忠;;超方向性天线最优化综合方法研究[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
10 穆欣;龚书喜;;双PIFA天线中应用蘑菇型EBG去耦合研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
相关重要报纸文章 前2条
1 上海邮电设计院有限公司3G勘察设计院 宋威;天线美化新技术出炉[N];通信产业报;2008年
2 江苏捷士通科技股份有限公司研发中心;捷士通科技:TD天线创新,助力产业发展[N];通信产业报;2008年
相关博士学位论文 前10条
1 魏晓东;新型UHF近场天线研究[D];华南理工大学;2015年
2 郭琳;移动终端MIMO天线关键参数及测试验证方法研究[D];北京邮电大学;2015年
3 王夫蔚;阵列综合与天线雷达截面控制技术研究[D];西安电子科技大学;2014年
4 赵辉;UWB-MIMO天线研究[D];西安电子科技大学;2015年
5 程春霞;特定用途通信与导航天线的研究[D];西安电子科技大学;2014年
6 陈鸿;多枝节与折叠辐射体宽带多频天线研究[D];西安电子科技大学;2015年
7 李桐;认知无线电中超宽带与频率可重构天线的研究[D];西安电子科技大学;2014年
8 于松涛;宽带天线的可穿戴设计与雷达截面控制[D];西安电子科技大学;2015年
9 杨梅;天线加载技术的研究与应用[D];东南大学;2015年
10 高国平;无线体域网(WBAN)中超宽带及可穿戴天线的研究[D];兰州大学;2016年
相关硕士学位论文 前10条
1 丁博;微带滤波天线的研究与设计[D];电子科技大学;2015年
2 叶国华;机载宽带vivaldi天线及组阵技术的研究[D];电子科技大学;2014年
3 刘成丽;小型化多频段MIMO手机天线设计[D];电子科技大学;2014年
4 周锦文;RFID近场天线应用及设计方法研究[D];电子科技大学;2014年
5 张庆;UHF RFID读写器天线设计与相控阵研究[D];电子科技大学;2014年
6 张才普;60GHz平面MIMO天线的研究[D];电子科技大学;2015年
7 李伟业;移动终端中的多频段天线与MIMO天线设计[D];西南交通大学;2015年
8 沈从松;面向LTE双极化方向图可重构天线研究[D];电子科技大学;2014年
9 马国明;方向图可重构天线研究[D];电子科技大学;2014年
10 梁家军;MIMO系统中的多天线设计与研究[D];电子科技大学;2015年
,本文编号:1977690
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/1977690.html