传输型幅相双控超表面的研究与应用

发布时间：2022-09-18 17:48

　　超表面是电磁超材料概念的二维延伸,具有比超材料更低的剖面,更薄的厚度,单元设计更加灵活,更易加工实现等优势。超表面可以灵活有效地操纵电磁波幅度、相位、极化及传播模式等特性。本文主要内容和创新点如下:首先,利用超表面透镜实现对喇叭口径场的调控。针对传统高增益喇叭天线体积庞大,结构笨重的问题,我们提出了一种超薄的超表面透镜,通过在喇叭口径面上加载超表面透镜,使得喇叭内部的球面波转换为平面波透射,从而达到提高天线增益的效果。仿真和实验结果表明:当中心频率为12.5 GHz时,天线峰值增益可以达到24.2 dBi,当中心频率为30 GHz时,天线峰值增益可以达到28.9 dBi。然后,利用超表面结构实现涡旋波束的产生。针对传统光学涡旋波生成器系统庞大以及超材料结构复杂的问题,我们提出一种低剖面的超表面。它由开口环单元构成,可以高效率实现360°范围内的八相位分布,同时实现90°极化旋转。通过阵面补偿相位的设计,实现了传统涡旋波、无衍射贝塞尔涡旋波以及双涡旋波束的产生。最后,设计了一款幅相双控超表面,首次在微波领域实现了艾里波束的产生。超表面由双开口环单元组成,通过提调控开口环几何尺寸以及其旋转... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 电磁超表面的重要发展历史和研究现状
        1.2.1 电磁超材料
        1.2.2 电磁超表面
    1.3 本文的主要的研究方法和主要论述结构的安排
第2章 电磁超表面相关理论
    2.1 引言
    2.2 惠更斯等效原理
    2.3 广义斯涅尔定律
    2.4 超表面调控电磁波的相关原理
    2.5 超表面单元的数值仿真方法
    2.6 本章小结
第3章 小型化高增益锥形喇叭天线设计
    3.1 引言
    3.2 小型化高增益锥形喇叭天线设计
        3.2.1 理论分析
        3.2.2 超表面单元设计
        3.2.3 小型化高增益喇叭天线性能
    3.3 小型化高增益锥形喇叭天线设计的延伸-30GHz
        3.3.1 超表面单元设计
        3.3.2 小型化高增益锥形喇叭天线性能分析-30GHz
    3.4 本章小结
第4章 基于高效传输型超表面涡旋波束的产生
    4.1 引言
    4.2 基于高效传输型超表面涡旋波束的产生
        4.2.1 理论分析
        4.2.2 超表面单元设计
        4.2.3 传输型涡旋波束的产生
    4.3 基于高效传输型超表面无衍射涡旋波束的产生
        4.3.1 理论分析
        4.3.2 无衍射涡旋波束的产生
    4.4 基于高效传输型超表面双模涡旋波束的产生
        4.4.1 理论分析
        4.4.2 双涡旋波束的的产生
    4.5 本章小结
第5章 基于幅相双控超表面艾里波束的生成
    5.1 引言
    5.2 基于幅相双控超表面艾里波束的产生
        5.2.1 理论分析
        5.2.2 超表面单元设计
        5.2.3 艾里波束的生成
        5.2.4 艾里波束特性分析
    5.3 基于幅相双控超表面自聚焦艾里波束的产生
        5.3.1 理论分析
        5.3.2 自聚焦艾里波束的产生
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要内容与总结
    6.2 不足与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
    一、个人简历
    二、在学期间发表的学术论文及研究成果
        2.1 在学期间发表的学术论文
        2.2 研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Principles of electromagnetic waves in metasurfaces[J]. LUO XianGang.  Science China（Physics,Mechanics ＆ Astronomy）. 2015(09)
[2]利用具有自旋角动量的光束实现微粒的旋转[J]. 高秋娟,朱艳英,史锦珊,李亚林,王明利,魏勇.  中国激光. 2008(10)

硕士论文
[1]涡旋光束的产生及特性研究[D]. 徐丽娟.浙江大学 2014



本文编号：3680134