共形圆极化全息天线技术研究

发布时间：2017-10-02 20:30

  本文关键词：共形圆极化全息天线技术研究

  更多相关文章： 全息天线 人工阻抗表面 张量阻抗 圆极化 共形

【摘要】：现代无线电系统的飞速发展促使天线系统朝着易集成、低成本、小型化和高性能方向发展,这在客观上催生了一些新的设计理念、技术引入天线分析设计中。人工电磁材料(Metamaterial)作为一个前沿的、多学科交叉的研究领域,具备潜在的发展前景。人工阻抗表面(Artificial Impedance Surface, AIS)作为一种二维的Metamaterial,具有易实现、剖面低等优点。本文从研究人工阻抗表面的分析计算方法出发,给出了人工阻抗表面基本单元的理论分析、设计和计算方法。结合微波全息技术,给出了全息天线表面阻抗分布参数的计算方法,实现了对全息天线极化方式、波束辐射方向的控制。本文第一部分主要研究了人工阻抗表面的基本原理、构造方法,及其电磁响应特性。在标量人工阻抗单元的基础上,我们提出了一种新型的张量人工阻抗单元,这种矩形结构的张量人工阻抗单元的阻抗可以表示成一个矩阵形式,具有各向异性的特性。采用等效传输线法分析计算了张量人工阻抗单元的表面阻抗,并通过张量阻抗单元的各向标量阻抗的各向异性特性验证了计算的准确性。最后分析了共形结构对人工阻抗单元表面阻抗的影响,验证了采用平面阻抗设计共形天线的可行性。第二部分研究了全息天线表面阻抗分布参数计算方法,首先基于全息光学原理,给出了平面线极化、平面圆极化、共形线极化和共形圆极化全息天线的表面阻抗分布参数计算方法,实现了全息天线的线极化、圆极化、共形和波束方向控制。其次采用Matlab-HFSS联合建模仿真技术,实现了对大型复杂电磁模型的设计建模仿真。最后采用标量、张量人工阻抗单元,设计并加工共形线极化全息天线、平面标量圆极化天线、平面张量圆极化天线和共形圆极化天线。理论设计、软件仿真和样机测试互相验证了设计的准确性。
【关键词】：全息天线 人工阻抗表面 张量阻抗 圆极化 共形
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN821.1
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-7
• 第一章 绪论7-26
• 1.1 研究背景及意义7-12
• 1.1.1 光学全息技术8-9
• 1.1.2 微波全息天线技术9-10
• 1.1.3 表面波10-11
• 1.1.4 阻抗表面11-12
• 1.2 国内外研究现状和趋势12-24
• 1.2.1 人工阻抗表面研究现状12-15
• 1.2.2 国外全息天线的发展历史与现状15-22
• 1.2.3 国内全息天线的研究现状22-23
• 1.2.4 小结23-24
• 1.3 本文的主要内容与章节安排24-26
• 第二章 人工阻抗表面分析方法26-39
• 2.1 人工阻抗单元表面阻抗分析方法概述26-27
• 2.2 标量人工阻抗单元阻抗计算27-30
• 2.2.1 本征频率法27-28
• 2.2.2 等效传输线法28-30
• 2.3 张量人工阻抗单元阻抗计算30-36
• 2.3.1 矩形张量人工阻抗单元34-35
• 2.3.2 开斜缝的张量人工阻抗单元35-36
• 2.4 共形人工阻抗单元阻抗计算36-39
• 第三章 全息表面阻抗分布参数研究39-45
• 3.1 平面圆极化表面阻抗分布参数39-41
• 3.2 共形表面阻抗分布参数41-43
• 3.2.1 柱面共形表面阻抗分布参数41-42
• 3.2.2 球面共形表面阻抗分布参数42-43
• 3.3 张量圆极化表面阻抗分布参数43-45
• 第四章 基于人工阻抗表面的全息天线设计45-64
• 4.1 全息天线仿真方法45-47
• 4.2 共形标量线极化全息天线47-50
• 4.2.1 设计方法47-49
• 4.2.2 测试结果与分析49-50
• 4.3 平面标量圆极化全息天线50-52
• 4.3.1 设计方法50-51
• 4.3.2 设计结果与分析51-52
• 4.4 平面张量圆极化全息天线52-60
• 4.4.1 法向辐射圆极化全息天线52-56
• 4.4.2 偏角辐射圆极化全息天线56-60
• 4.5 共形圆极化全息天线60-63
• 4.5.1 设计方法60-61
• 4.5.2 设计结果与分析61-63
• 4.6 小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 全文总结64
• 5.2 后续工作展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-72
• 附录A 硕士研究生在校期间发表的学术论文72-73
• 附录B 张量单元的各向标量阻抗计算公式73-75
• 附录C 张量人工阻抗单元表面阻抗计算公式75

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本文编号：961657