双频双圆极化馈源设计及超材料在馈源中的应用研究
发布时间：2021-02-10 16:43
卫星通信在现代社会中扮演着重要的角色,是现代信息社会组成部分中的重要一环。天线作为通信设备的接收和发射信号装置,其性能的好坏关乎着整个设备的性能优劣。对于反射面天线而言,馈源是核心部件,尤其是对于多频段工作的反射面天线,其性能严重依赖于馈源的性能。为了实现更大的通信容量,多频段馈源经常被采用,本文就在设计多频段馈源的基础上,加上双极化,使得通信容量再增大一倍,并采用了共口径的喇叭形式。本文首先设计了一款环焦天线,并对该反射面天线的馈源进行了加工测试,其可在K/Ka双频段以圆极化方式工作,工作频段为18.9GHz～19.1GHz和28.9GHz～29.1GHz。为了拓展通信容量,本文在该馈源指标的基础上,将工作频带拓宽至19.7GHz～21.2GHz和29.5GHz～31GHz,并采用双圆极化工作方式,理论上讲通信容量拓宽了15倍。在设计双频双极化馈源的过程中,为了克服双极化所带来的收发两个频段之间的匹配问题,提出了一种新型的OMT（正交模耦合器）结构,该结构采用对称的形式,减少了低频段耦合结构对高频段的影响,实现了收发四个端口的反射系数在-15dB以下。为了克服由于双圆极化馈源本身存在...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种超材料形式[3-5]
第一章引言3(a)电磁隐身演示(b)超材料吸收体的谐振单元图1-2超材料的应用随着微纳加工制备技术不断取得突破，超材料的发展经历了从三维到二维的转变。2011年哈佛大学的Capasso等人提出了超表面(Metasurfaces)[13,14]，即二维超材料，如图1-3所示。由于制造较易且吸收小，超表面在控制入射波和反射波的空间分布展现出了前所未有的优势。超表面在光学上是由亚波长共振单元构成的薄平面阵列，其可以是周期性的排列方式，也可以是准周期排列方式甚至是非周期方式排列。超表面可以被设计用来改变散射场的振幅、相位、极化等电磁学性质。常见的超表面如频率选择表面(FSS)、高阻表面(HIS)等。图1-3超表面对于超表面，其单元组成形式多种多样，但是有一些单元结构是在相关研究领域常出现的，比如矩形单元、分裂谐振环(SRR)、耶路撒冷十字、蘑菇形结构等[15-17]，以及他们的各种变形体。由于超材料是拿宏观结构周期排列来模拟微观物质，但其本质和微观物质是不同的，所以超材料在表现出天然材料所不具备的特性时，是存在先决条件的，而目前以及提出的超材料结构中，基本都是在某个特定的频带内才能表现出其超材料特性，而大多数关于超材料的理论研究都还停留在理想条件。而对于超材料在馈源中的应用场景，可以根据超材料的特性进行分析。超材料主要在两个方面和馈源有着相关性：一个是将超材料应用在喇叭上，以实现对喇叭口径场的调控和纠正，比如用超材料对口径场进行调相来代替抛物面反射器
第一章引言3(a)电磁隐身演示(b)超材料吸收体的谐振单元图1-2超材料的应用随着微纳加工制备技术不断取得突破，超材料的发展经历了从三维到二维的转变。2011年哈佛大学的Capasso等人提出了超表面(Metasurfaces)[13,14]，即二维超材料，如图1-3所示。由于制造较易且吸收小，超表面在控制入射波和反射波的空间分布展现出了前所未有的优势。超表面在光学上是由亚波长共振单元构成的薄平面阵列，其可以是周期性的排列方式，也可以是准周期排列方式甚至是非周期方式排列。超表面可以被设计用来改变散射场的振幅、相位、极化等电磁学性质。常见的超表面如频率选择表面(FSS)、高阻表面(HIS)等。图1-3超表面对于超表面，其单元组成形式多种多样，但是有一些单元结构是在相关研究领域常出现的，比如矩形单元、分裂谐振环(SRR)、耶路撒冷十字、蘑菇形结构等[15-17]，以及他们的各种变形体。由于超材料是拿宏观结构周期排列来模拟微观物质，但其本质和微观物质是不同的，所以超材料在表现出天然材料所不具备的特性时，是存在先决条件的，而目前以及提出的超材料结构中，基本都是在某个特定的频带内才能表现出其超材料特性，而大多数关于超材料的理论研究都还停留在理想条件。而对于超材料在馈源中的应用场景，可以根据超材料的特性进行分析。超材料主要在两个方面和馈源有着相关性：一个是将超材料应用在喇叭上，以实现对喇叭口径场的调控和纠正，比如用超材料对口径场进行调相来代替抛物面反射器
【参考文献】：
期刊论文
[1]双馈源双偏置结构星载通信多波束天线[J]. 李建军,尹鹏飞,赵现斌,张燕倪,王珂. 微波学报. 2018(04)
[2]基于阻抗超表面的高效率角锥喇叭馈源[J]. 何应然,刘磊,杜彪. 电波科学学报. 2018(03)
[3]多模式超高斯馈源的设计与分析[J]. 刘小明,于海洋,王海,俞俊生,陈晓东. 上海航天. 2018(02)
[4]一种改进型的椭圆波束卡塞格伦天线[J]. 陆晓家,李文锴,何山红. 中国电子科学研究院学报. 2018(02)
[5]Ka波段宽带正交模耦合器设计[J]. 孙立杰,谭联群,王进. 现代雷达. 2017(06)
[6]S/X/Ka三频馈源设计及实现[J]. 王珂,王万玉,毛伟,曹艳华,赵家顺. 物联网技术. 2017(05)
[7]卫星便携站馈源喇叭天线的研究和设计[J]. 吴迪,李长勇,郑勇. 无线电通信技术. 2016(03)
[8]8mm波导螺钉圆极化器的设计与优化[J]. 施阳,石志东,李铭祥,徐浩. 上海大学学报(自然科学版). 2007(02)
[9]环焦天线的性能分析与设计研究[J]. 王晓春,夏鹏. 装备指挥技术学院学报. 2002(05)
[10]圆波导螺钉极化器的分析与设计[J]. 苏丽萍. 微波与卫星通信. 1999(03)
硕士论文
[1]一种车载赋形椭圆波束反射面天线设计[D]. 陆晓家.安徽工业大学 2018
[2]三频段高性能收发共用馈源的研究与设计[D]. 赵涵.电子科技大学 2014
[3]Ku/Ka多频段馈源的分析与设计[D]. 张玉珍.电子科技大学 2011
[4]消失模波导滤波器及正交模耦合器的设计[D]. 杜勇.电子科技大学 2011
[5]高性能双频段馈源的分析与设计[D]. 王卓.电子科技大学 2009
本文编号：3027671
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种超材料形式[3-5]
第一章引言3(a)电磁隐身演示(b)超材料吸收体的谐振单元图1-2超材料的应用随着微纳加工制备技术不断取得突破，超材料的发展经历了从三维到二维的转变。2011年哈佛大学的Capasso等人提出了超表面(Metasurfaces)[13,14]，即二维超材料，如图1-3所示。由于制造较易且吸收小，超表面在控制入射波和反射波的空间分布展现出了前所未有的优势。超表面在光学上是由亚波长共振单元构成的薄平面阵列，其可以是周期性的排列方式，也可以是准周期排列方式甚至是非周期方式排列。超表面可以被设计用来改变散射场的振幅、相位、极化等电磁学性质。常见的超表面如频率选择表面(FSS)、高阻表面(HIS)等。图1-3超表面对于超表面，其单元组成形式多种多样，但是有一些单元结构是在相关研究领域常出现的，比如矩形单元、分裂谐振环(SRR)、耶路撒冷十字、蘑菇形结构等[15-17]，以及他们的各种变形体。由于超材料是拿宏观结构周期排列来模拟微观物质，但其本质和微观物质是不同的，所以超材料在表现出天然材料所不具备的特性时，是存在先决条件的，而目前以及提出的超材料结构中，基本都是在某个特定的频带内才能表现出其超材料特性，而大多数关于超材料的理论研究都还停留在理想条件。而对于超材料在馈源中的应用场景，可以根据超材料的特性进行分析。超材料主要在两个方面和馈源有着相关性：一个是将超材料应用在喇叭上，以实现对喇叭口径场的调控和纠正，比如用超材料对口径场进行调相来代替抛物面反射器
第一章引言3(a)电磁隐身演示(b)超材料吸收体的谐振单元图1-2超材料的应用随着微纳加工制备技术不断取得突破，超材料的发展经历了从三维到二维的转变。2011年哈佛大学的Capasso等人提出了超表面(Metasurfaces)[13,14]，即二维超材料，如图1-3所示。由于制造较易且吸收小，超表面在控制入射波和反射波的空间分布展现出了前所未有的优势。超表面在光学上是由亚波长共振单元构成的薄平面阵列，其可以是周期性的排列方式，也可以是准周期排列方式甚至是非周期方式排列。超表面可以被设计用来改变散射场的振幅、相位、极化等电磁学性质。常见的超表面如频率选择表面(FSS)、高阻表面(HIS)等。图1-3超表面对于超表面，其单元组成形式多种多样，但是有一些单元结构是在相关研究领域常出现的，比如矩形单元、分裂谐振环(SRR)、耶路撒冷十字、蘑菇形结构等[15-17]，以及他们的各种变形体。由于超材料是拿宏观结构周期排列来模拟微观物质，但其本质和微观物质是不同的，所以超材料在表现出天然材料所不具备的特性时，是存在先决条件的，而目前以及提出的超材料结构中，基本都是在某个特定的频带内才能表现出其超材料特性，而大多数关于超材料的理论研究都还停留在理想条件。而对于超材料在馈源中的应用场景，可以根据超材料的特性进行分析。超材料主要在两个方面和馈源有着相关性：一个是将超材料应用在喇叭上，以实现对喇叭口径场的调控和纠正，比如用超材料对口径场进行调相来代替抛物面反射器
【参考文献】：
期刊论文
[1]双馈源双偏置结构星载通信多波束天线[J]. 李建军,尹鹏飞,赵现斌,张燕倪,王珂. 微波学报. 2018(04)
[2]基于阻抗超表面的高效率角锥喇叭馈源[J]. 何应然,刘磊,杜彪. 电波科学学报. 2018(03)
[3]多模式超高斯馈源的设计与分析[J]. 刘小明,于海洋,王海,俞俊生,陈晓东. 上海航天. 2018(02)
[4]一种改进型的椭圆波束卡塞格伦天线[J]. 陆晓家,李文锴,何山红. 中国电子科学研究院学报. 2018(02)
[5]Ka波段宽带正交模耦合器设计[J]. 孙立杰,谭联群,王进. 现代雷达. 2017(06)
[6]S/X/Ka三频馈源设计及实现[J]. 王珂,王万玉,毛伟,曹艳华,赵家顺. 物联网技术. 2017(05)
[7]卫星便携站馈源喇叭天线的研究和设计[J]. 吴迪,李长勇,郑勇. 无线电通信技术. 2016(03)
[8]8mm波导螺钉圆极化器的设计与优化[J]. 施阳,石志东,李铭祥,徐浩. 上海大学学报(自然科学版). 2007(02)
[9]环焦天线的性能分析与设计研究[J]. 王晓春,夏鹏. 装备指挥技术学院学报. 2002(05)
[10]圆波导螺钉极化器的分析与设计[J]. 苏丽萍. 微波与卫星通信. 1999(03)
硕士论文
[1]一种车载赋形椭圆波束反射面天线设计[D]. 陆晓家.安徽工业大学 2018
[2]三频段高性能收发共用馈源的研究与设计[D]. 赵涵.电子科技大学 2014
[3]Ku/Ka多频段馈源的分析与设计[D]. 张玉珍.电子科技大学 2011
[4]消失模波导滤波器及正交模耦合器的设计[D]. 杜勇.电子科技大学 2011
[5]高性能双频段馈源的分析与设计[D]. 王卓.电子科技大学 2009
本文编号：3027671
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