基于张量超表面的可重构多模轨道角动量天线

发布时间：2021-08-14 09:20

　　轨道角动量调制技术的提出为紧张的频谱资源问题提供了解决方向。其利用各个调制模式之间的正交性实现了在同一载波上调制多种模式,从而极大得提高了频谱资源的利用率。目前,在微波频段里有环形相位分布阵列天线和超表面两种主要的方法来实现波束的轨道角动量调制。利用环形相位分布阵列方法实现的轨道角动量调制天线可以通过对馈电网络的设计来实现多种调制模式的可重构,但阵列的辐射元相对比较笨重,且增益不高。而通过超表面实现的轨道角动量天线则具有较高的增益,且馈电网络简单,但其轨道角动量调制模式过于单一。本文提出了基于张量超表面的可重构多模轨道角动量天线的设计。张量超表面的设计原理类似于光学全息原理,是由各向异性的张量阻抗单元依据目标场和源场干涉叠加公式排布而成。其具有易于控制目标场的极化方式和辐射方向的优势,且可以将多个目标场叠加投影到同一个干涉平面,实现多个目标场的辐射。另外,利用超表面实现轨道角动量调制的设计有很多,但设计完成后实现的轨道角动量调制模式都是固定的,无法进行灵活的模式变动。为了解决这个问题,本文在10GHz的中心频率下,探究了张量全息阻抗调制表面天线的可重构轨道角动量调制的设计。首先,为了设... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全息阻抗渐变调制表面天线

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-a)调制系数恒定与渐变对比图b)天线实物图图1-1全息阻抗渐变调制表面天线图1-2方形贴片开缝式张量全息阻抗调制表面另外，从2011年开始，意大利的GabrieleMinatti团队也成功实现了全息阻抗调制表面天线[8]，并且还利用标量阻抗单元实现了圆极化[9]。同时，该团队也对张量全息阻抗调制表面进行了研究，将张量阻抗调制表面应用到了LEO卫星上[10-12]。他们制作的张量全息阻抗调制表面天线如图1-3所示，天线整体是圆盘形，口径为540mm，中心频率为8.8GHz。a)天线局部细节b)天线整体图1-3波束赋形圆极化天线此后，国外对全息阻抗调制表面天线的应用拓展还有很多，基本都是建立在标量全息阻抗调制表面天线的基础上。其中较为有特点的就是2018年伊朗研究者发布的文章，其在全息阻抗调制表面加入了一个抛物柱面[13]。如图1-4所示，以此来改变后向波传播，提高了天线工作频率带宽和更优的天线方向性，同时还解决了中心馈电时波束辐射中心有凹陷的缺点。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-a)调制系数恒定与渐变对比图b)天线实物图图1-1全息阻抗渐变调制表面天线图1-2方形贴片开缝式张量全息阻抗调制表面另外，从2011年开始，意大利的GabrieleMinatti团队也成功实现了全息阻抗调制表面天线[8]，并且还利用标量阻抗单元实现了圆极化[9]。同时，该团队也对张量全息阻抗调制表面进行了研究，将张量阻抗调制表面应用到了LEO卫星上[10-12]。他们制作的张量全息阻抗调制表面天线如图1-3所示，天线整体是圆盘形，口径为540mm，中心频率为8.8GHz。a)天线局部细节b)天线整体图1-3波束赋形圆极化天线此后，国外对全息阻抗调制表面天线的应用拓展还有很多，基本都是建立在标量全息阻抗调制表面天线的基础上。其中较为有特点的就是2018年伊朗研究者发布的文章，其在全息阻抗调制表面加入了一个抛物柱面[13]。如图1-4所示，以此来改变后向波传播，提高了天线工作频率带宽和更优的天线方向性，同时还解决了中心馈电时波束辐射中心有凹陷的缺点。

【参考文献】：
硕士论文
[1]标量全息阻抗表面天线设计[D]. 张静雅.西安电子科技大学 2018
[2]方向图可重构全息阻抗调制天线特性研究[D]. 谢冰芳.哈尔滨工业大学 2018
[3]平面集成全息阻抗表面天线的设计研究[D]. 刘孝鹏.武汉大学 2017
[4]共形全息人工阻抗表面天线的研究[D]. 张袁.电子科技大学 2015
[5]全息张量阻抗调制表面天线研究[D]. 龙宇.电子科技大学 2015
[6]全息阻抗调制表面天线的分析与设计[D]. 张剑.电子科技大学 2012



本文编号：3342200