宽频周期结构在微波吸波层及天线的应用

发布时间：2017-09-06 00:32

  本文关键词：宽频周期结构在微波吸波层及天线的应用

  更多相关文章： 周期结构 频率选择表面 吸波材料 人工磁导体 基站天线

【摘要】：电磁周期性结构(Passive Electromagnetic Periodic Structures,PEPSs)因具有传统材料难以实现的电磁特征,现已被广泛地应用在微波和天线技术领域。例如频率选择表面(Frequency Selective Surfaces,FSSs)对电磁波的带通带阻特型,被用作空间滤波器;吸波层被运用在目标隐身与对抗、通信系统的抗电磁干扰等;人工磁导体(Artificial Magnetic Conductors,AMCs)可以应用在天线单元和阵列中,降低天线的剖面。本文重点研究了FSS、吸波材料和AMC三种平面电磁周期结构的理论分析及其在天线上的应用,主要工作内容包括:1、L波段的带阻型频率选择表面的设计。在分析单元结构(包括单元形状和尺寸、单元间距、介质加载、入射角度和极化方式等)对传输特性影响的基础上,设计了1GHz-2GHz内传输系数小于-15dB的应用于天线罩的频率选择表面。2、提出了一种工作于S波段的微波吸波层。在分析吸波材料实现条件和设计原理的基础上,借用天线思想设计方法应用于微波吸波层。设计的吸波材料工作带宽覆盖1.71GHz至4.48GHz,相对带宽为90%,其高度只有自由空间波长的1/8。3、利用人工磁导体设计了一款宽频低剖面天线。借助基站天线中的极化分集技术,设计了一种十字交叉偶极子型的同轴馈电双极化天线,具备较好的端口隔离度。此外,将人工磁导体结构作为反射板应用在基站天线上,天线整体高度降低了一半,形成了基于AMC结构的低剖面天线。该天线的工作频带覆盖1.72GHz至3.42GHz,相对带宽为67%,且工作带宽范围内隔离度小于-35dB,符合了基站天线的设计需求。
【关键词】：周期结构 频率选择表面 吸波材料 人工磁导体 基站天线
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 周期结构的研究背景与意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 频率选择表面的研究背景与现状10-11
• 1.2.2 吸波层的研究背景与现状11-13
• 1.2.3 人工磁导体的研究背景与现状13-14
• 1.3 本文的主要工作内容14-16
• 第2章 带阻型频率选择表面的设计16-28
• 2.1 FSS的基本概念16-18
• 2.2 FSS的设计流程18-19
• 2.3 单元结构对传输特性的影响19-23
• 2.3.1 单元形状和尺寸的影响19-21
• 2.3.2 单元间距的影响21-22
• 2.3.3 入射角度和极化方式的影响22
• 2.3.4 介质加载的影响22-23
• 2.4 工作于L波段的带阻型FSS的设计23-27
• 2.4.1 FSS的单元结构设计与仿真23-25
• 2.4.2 FSS单元的入射角度和极化方式稳定性能分析25-26
• 2.4.3 FSS的制作与测量26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 S波段微波吸波层的设计28-44
• 3.1 电磁吸波的基本理论28-33
• 3.1.1 吸波材料的吸收机理28-30
• 3.1.2 Salisbury层的原理分析30-32
• 3.1.3 Floquet定理32-33
• 3.2 宽频吸波层的设计原理与设计步骤33-36
• 3.2.1 吸波层与接收天线研究的异同分析33-34
• 3.2.2 吸波层的设计步骤34-36
• 3.3 S波段吸波层的单元结构设计与仿真36-41
• 3.3.1 单元结构参数分析39-40
• 3.3.2 模型等效电路分析40-41
• 3.4 吸波材料层的RCS测量41-43
• 3.4.1 RCS的简介41-42
• 3.4.2 吸波材料层的RCS结果分析42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 基于人工磁导体的双极化天线的设计44-62
• 4.1 人工磁导体结构的基本概念44-48
• 4.1.1 反射相位特性44-46
• 4.1.2 AMC的谐振分析46-47
• 4.1.3 AMC类型的分类47-48
• 4.2 方形AMC结构的设计48-51
• 4.2.1 AMC单元的设计48
• 4.2.2 反射相位带隙的参数分析48-51
• 4.3 宽带双极化基站天线的设计51-56
• 4.3.1 双极化天线单元的设计与分析52-54
• 4.3.2 双极化基站天线的测试与结果分析54-56
• 4.4 基于AMC的低剖面天线设计56-61
• 4.4.1 AMC在天线设计中的应用与设计流程56-57
• 4.4.2 基于AMC的低剖面双极化天线57-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 课题主要工作与总结62
• 5.2 不足与展望62-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-72
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果72

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本文编号：801140