高增益宽角扫描透镜天线及其阵列

发布时间：2021-05-06 02:44

　　随着通信技术的发展,对天线增益、波束覆盖范围的要求也在不断提高。传统阵列天线可实现高增益辐射以及波束扫描等功能,但存在着系统复杂、扫描范围受限等问题。梯度折射率透镜根据其内部特定的折射率分布,可以实现对电磁波传播的特定调控,从而实现高增益辐射、宽角扫描等功能。将梯度折射率透镜应用于波束扫描系统中,具有传统阵列所不具备的优势。超材料和3D打印技术的发展,为梯度折射率透镜的实现提供了有力工具。同时,变换光学理论的提出使得设计具有特定电磁传播特性的新型梯度折射率透镜成为可能。梯度折射率透镜已经成为了当前的研究热点。本文主要研究了具有高增益、大范围波束扫描功能的透镜天线。根据半麦克斯韦鱼眼透镜（Half Maxwell Fish Eye Lens,HMFL）的高定向性以及偏焦波束扫描特性,通过移动馈源位置或选择不同位置的馈源,实现了一定范围内的离散波束扫描;在此基础上,利用光线追迹方法分析了 HMFL内的电场分布,指出传统HMFL天线口径效率较低的原因,并提出通过切除HMFL边缘部分的方式提高透镜口径效率;针对传统HMFL半球形状不利于实际应用的问题,基于变换光学原理提出了构建圆柱形HMFL的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 梯度折射率透镜
        1.2.2 超材料
        1.2.3 变换光学
    1.3 本论文主要研究工作
第2章 变换光学与光线追迹
    2.1 引言
    2.2 变换光学
        2.2.1 变换光学设计新型梯度折射率透镜
        2.2.2 准保角变换光学
        2.2.3 旋转坐标系简化电磁参数分布
    2.3 光线追迹
        2.3.1 基于光线微分方程得到光线轨迹
        2.3.2 球梯度光线微分方程
    2.4 小结
第3章 高增益透镜天线
    3.1 引言
    3.2 可实现高增益辐射的HMFL天线
        3.2.1 HMFL的高定向性及波束扫描特性
        3.2.2 切角HMFL以提高透镜口径效率
        3.2.3 圆柱形HMFL天线
    3.3 龙伯透镜天线
        3.3.1 龙伯透镜的高定向性
        3.3.2 龙伯透镜实现波束扫描
        3.3.3 圆柱形龙伯透镜
    3.4 小结
第4章 龙伯透镜天线阵列
    4.1 引言
    4.2 透镜间遮挡问题的研究
        4.2.1 透镜间的遮挡效应
        4.2.2 椭球形龙伯透镜减小遮挡效应
    4.3 透镜阵列馈源排布问题的研究
        4.3.1 透镜阵列馈源排布问题
        4.3.2 子阵小范围波束扫描结合离散波束扫描解决馈源排布问题
    4.4 椭球形龙伯透镜二元阵列
    4.5 小结
第5章 改进龙伯透镜天线阵列
    5.1 引言
    5.2 改进球形龙伯透镜
        5.2.1 球形龙伯透镜低口径效率的原因
        5.2.2 改进龙伯透镜以提高口径效率
        5.2.3 切角龙伯透镜提高口径效率
    5.3 改进椭球形龙伯透镜
    5.4 改进椭球形龙伯透镜阵列
    5.5 小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文和取得的研究成果



本文编号：3171081