基于波导色散特性的波束扫描天线技术

发布时间：2023-04-22 12:19

　　本文主要研究了基于平板波导色散特性的透镜天线,采用部分介质填充平板波导和周期槽平板波导,在毫米波频段分别设计了变形龙伯透镜和平面透镜,实现了一维扇形波束电子切换扫描。同时,通过将多个变形龙伯透镜天线上下堆叠组成一维相控阵,实现了可在水平面和垂直面进行二维波束扫描的透镜天线阵列。另外,本文也研究了基于石墨烯的电控特性的波束扫描技术。具体研究内容如下:1.研究了一维波束扫描变形龙伯透镜天线,通过切换激励水平面馈源,在水平面实现了毫米波频段的宽角波束扫描。这种方案使得水平面的馈源天线间距不受半波长的限制,馈源天线单元及其收发组件可以采用扇形展开分布,从而给天线单元及收发组件的安装带来了极大的方便,大大降低了天线的复杂性和实现难度,提高了天线的可靠性。2.研究了二维波束扫描变形龙伯透镜天线阵列,通过切换激励水平面馈源和调整垂直面透镜天线单元的幅度和相位,在水平面和垂直面实现了毫米波频段的宽角波束扫描。这种方案只在垂直面采用相控阵扫描,而在水平面则采用开关切换扫描,相比于传统相控阵,大幅减少了移相器的数目,并缩短了校准的时间。同时,研究了模块化二维波束扫描变形龙伯透镜天线阵列。整个水平馈源阵列被...

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 毫米波的优势及挑战
    1.2 太赫兹和石墨烯的优势及挑战
    1.3 波束扫描天线的主要类型
    1.4 波束扫描透镜天线的研究进展
        1.4.1 均匀折射率透镜天线
        1.4.2 渐变折射率透镜天线
        1.4.3 人工电磁材料透镜天线
    1.5 基于石墨烯的波束扫描技术
    1.6 本文的主要研究内容和章节安排
第2章 一维波束扫描变形龙伯透镜天线
    2.1 引言
    2.2 透镜天线结构和原理分析
        2.2.1 透镜天线结构
        2.2.2 透镜射线追踪分析
    2.3 透镜天线仿真和测试
        2.3.1 线性渐变槽天线单元与阵列
        2.3.2 单波束透镜天线仿真和测试
        2.3.3 水平扫描透镜天线仿真和测试
    2.4 本章小结
第3章 二维波束扫描变形龙伯透镜天线阵列
    3.1 引言
    3.2 透镜天线结构和原理分析
        3.2.1 透镜天线结构
        3.2.2 透镜射线追踪分析
        3.2.3 一维相控阵基本原理
    3.3 透镜天线仿真和测试
        3.3.1 介质支撑对馈源天线波束宽度的影响
        3.3.2 水平扫描透镜天线仿真和测试
        3.3.3 垂直扫描透镜天线仿真和测试
    3.4 透镜天线的模块化
        3.4.1 水平扫描透镜天线仿真和测试
        3.4.2 垂直扫描透镜天线仿真和测试
    3.5 本章小结
第4章 周期槽平板波导透镜天线
    4.1 引言
    4.2 周期槽平板波导色散特性及匹配
        4.2.1 传输矩阵法
        4.2.2 等效电路法
        4.2.3 本征模求解色散及等效折射率
        4.2.4 周期槽平板波导的匹配
    4.3 均匀折射率周期槽平板波导透镜天线
        4.3.1 透镜天线设计
        4.3.2 透镜天线仿真和测试
    4.4 渐变折射率周期槽平板波导透镜天线
        4.4.1 透镜天线设计
        4.4.2 透镜天线仿真和测试
    4.5 水平扫描透镜天线
        4.5.1 透镜天线设计
        4.5.2 透镜天线仿真和测试
    4.6 本章小结
第5章 石墨烯多级波导阵列
    5.1 引言
    5.2 基本原理和设计
        5.2.1 石墨烯波导等效折射率计算
        5.2.2 石墨烯多级波导阵列设计
        5.2.3 石墨烯波导传输特性及色散
    5.3 仿真结果
    5.4 本章小结
第6章 结束语
参考文献
作者简历及在学期间所取得的科研成果



本文编号：3797625