基于人工表面等离子体激元的全息天线研究

发布时间：2021-01-30 10:35

　　卫星通信技术及各类无线通信技术的发展,对天线在高增益、高抗干扰性、低副瓣等方面的性能提出了很高的要求。全息天线是一种高增益天线的实现形式。传统的全息天线,通常采用各向同性的参考波,通过构造具有特定形状的全息图,实现特定方向的高增益波束辐射。当全息图采用同心圆结构时,只能实现法向辐射,且由于开阻带效应的存在,难以获得很高的增益。在天线口径不变的情况下,随着主瓣方向偏移法向的幅度增大,天线增益迅速减小,使天线口径效率急速下降。导致这一现象的原因,除了“等效口径面积”的减小,不对称全息图带来的口径各方向辐射效率差异,也是导致口径效率下降的重要原因,限制了全息天线高增益性能的实现。为了解决这一问题,本文提出了一种全息天线新的实现方法,基于人工表面等离子体激元结构,设计了可实现任意倾斜波束、具有高增益特性的新型全息天线。本文主要工作及创新点如下:1.提出了全息天线新的实现方法:首先,构造具有同心圆形式的全息图,并保持该全息图形状不变;其次,根据所需的波束方向（法向或任意倾斜角度）,计算相应的参考波形式,使参考波具有各向异性特点;然后,采用该参考波激励同心圆全息图,使产生的目标波实现预期的辐射角度... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

传统方法下的线极化全息天线向300辐射Fig.l一2Linearpol颐zedholographica们tennaswithconvenlionalmethodyadiateat300

京交通大学硕士学位论文?基本理论及方法??２基本理论及方法??本章对漏波天线、全息天线及其圆极化的基本原理、以及ＳＳＰＰｓ传输线结构??基本理论进行概述。??１漏波天线的理论??从辐射机理的角度，天线可以大致分为行波天线和驻波天线。漏波天线是一??典型的通过行波来进行辐射的天线。根据天线结构和工作原理的不同，漏波天??可以分为三类：均匀漏波天线、准均匀漏波天线、周期性漏波天线［３１＼其中前??者是通过快波辐射的，而周期性漏波天线的基波是慢波。??

但是当频率下降到微波、太赫兹时，ＳＰＰｓ展现出松散的凝聚力，不再产生强??束缚的表面波。研究发现通过亚波长的周期孔或梳状结构可以激励出和ＳＰＰｓ相似??的电磁模式，这种形状决定模式的结构就是ＳＳＰＰｓ传输线结构。图２－２展示了目??前最常见的一种ＳＳＰＰｓ结构，这种结构一般由中间导体带和梳状的结构组成。均??匀的ＳＳＰＰｓ结构是一种电磁波被紧紧地束缚在其结构的周围的低损耗波导［３＇??ａ?ｂ??．ｉｉｉｔｉＨｉｉｉｎ??ｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌｌ??图２－２人工表面等离子体激元结构??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｐｏｏｆ?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｐｌａｓｍｏｎ?ｐｏｌａｒｉｔｏｎｓ．??对于ＴＭ模，当波沿着ｘ方向传播时，电场只有ｘ、ｚ分量，磁场只有分量??在梳状结构之间的区域Ｉ的磁场可以表示为［３９］：??Ｈ＼＝Ｙ，Ａｎｅ，ｋ［ｎＸｅ￣ｉ：＇Ｚ?（２－１０）??ｎ??＝?ｋｘ?＋?２ｎ７ｔｄ?（２－１１）??＾ｎ）＝ｙＩ（Ｋｎ））２－ｋ〇?（２－１２）??其中扃为常数，知是自由空间的波数。一维凹槽结构如图２－３所示，在区域ＩＩ中，??只有在条带之间才有电磁场存在。凹槽可以看做是一端短路的平行传输线

【参考文献】：
博士论文
[1]行波结构辐射机理及新型漏波天线研究[D]. 李铮.北京交通大学 2012

硕士论文
[1]基于基片集成波导结构的高方向性天线的研究与设计[D]. 宋赫.北京交通大学 2018
[2]漏波天线方向图综合的新方法及其应用[D]. 陈旭阳.北京交通大学 2018
[3]基于基片集成波导结构的高增益天线的设计与研究[D]. 张士桥.北京交通大学 2017
[4]低散射平面天线的研究与实现[D]. 王山哲.北京交通大学 2017



本文编号：3008749