基于亚波长相位调制结构材料的电控扫描天线研究

发布时间：2017-11-22 14:03

  本文关键词：基于亚波长相位调制结构材料的电控扫描天线研究

  更多相关文章： 亚波长电磁结构 频率选择表面 传输阵列 移相 动态 电控扫描天线

【摘要】：在雷达和无线通信系统中,一般的定向辐射天线很难满足对天线功能多样化的需求。高增益、波束指向性可调控天线由于具有传输距离远、抗干扰性强、能够实时跟踪目标等特性受到了高度的关注。机械扫描天线存在速度慢、伺服系统故障多、难以维护等缺点。而在相控阵天线中,TR组件的使用导致其成本异常昂贵,限制了其广泛应用。近年来出现了一种亚波长电磁结构材料,它对电磁波相位具有优良的调控性能,能为新型低成本、高性能电控扫描天线设计提供全新的技术途径。本文主要围绕亚波长电磁结构对电磁相位的调制机理展开研究,发展了相位调制结构材料的动态调控技术,设计出了基于频率选择表面的多层相位调制结构材料和基于传输阵列结构的超薄相位调制结构材料。在此基础上,拓展了相位调制结构材料在功率承载、极化控制方面的功能,为多功能智能天线奠定了技术基础。主要的研究工作体现在以下三点:1、针对相控阵天线造价昂贵等问题,提出利用基于频率选择表面的多层相位调制结构材料对电磁波相位的调制机理,利用变容二极管设计出具有相位连续调控性能的多层相位调制结构材料,并利用该材料与传统天线集成,构造出的电控扫描天线在电场面和磁场面的±30°范围内均实现了波束连续电控扫描。2、为了满足雷达和无线通信系统对高集成度天线的迫切需求,提出了基于传输阵列结构的超薄相位调制结构材料。该材料的单元结构集成了接收和发射微带贴片天线、移相器及控制电路,并且单元结构横向尺寸小于半波长,厚度约1/8波长,利用它集成的电控扫描天线在±60°范围内实现了二维电控扫描。3、针对天线功能多样化的应用需求,提出相位和极化状态同时可调控的多功能相位调制结构材料,实现波束电控扫描的同时能够进行极化动态切换。为了补偿材料的插入损耗,将有源放大器件集成到相位调制结构材料中,显著提高了出射电磁波能量密度,拓展了亚波长相位调制结构材料在高功率多功能天线的应用前景。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN820

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本文编号：1214920