近场聚焦综合技术与宽带非色散反射相位调节器以及大口径CTS天线研究

发布时间：2017-06-22 13:18

  本文关键词：近场聚焦综合技术与宽带非色散反射相位调节器以及大口径CTS天线研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：论文结合科研项目进行选题研究。主要研究内容为三个部分,第一部分为近场聚焦与综合技术研究,首次提出了一种磁场聚焦技术和工作于近场的亚波长环阵列；第二部分为宽带非色散反射相位调节器：在人工磁导体(AMC, Artificial Magnetic Conductor)中进行non-Foster电路加载,解决了传统无源AMC所存在的带宽窄和强色散特性问题；第三部分为宽频带大口径CTS (Continuous Transverse Antenna)天线研究,仿真设计了宽频带大口径平面波馈电,解决了宽频带大口径CTS天线的设计问题。文中科研工作的具体内容可概述为：1.近场聚焦与综合技术研究(1)首次提出了磁窗的设计与实验验证方法针对于磁场的近场聚焦问题,文中首次提出了一种磁窗的设计与实验验证,这种磁窗可以将与之垂直照射的磁场聚焦成256个可编程的磁场点。在文中,我们首先提出了一种适应于近场聚焦的理论,并由该理论推导出适用于磁场聚焦的设计方法。随后,加工并且测试了一个16层、总厚度为2.1mm的磁窗,其总共包含8层聚焦单元,每一层有32个开口环和优化的导波线作为聚焦之用。基于NI (National Instruments)公司推出的Labview软件,设计了相应的近场测试系统,测试结果与仿真结果相互吻合,并且,通过测试磁窗在时域的响应表明了可以工作于脉冲激励下。该磁窗能够将磁场可编程地聚焦于点状,可以被应用于生物医疗、近场成像、数据存储和电磁继电器研究等领域。(2)近场区域的亚波长电小环阵列的综合与实现方法不同于在天线远场区,电场和磁场在辐射体的近场区域有着更复杂的关系,借用超增益电小天线阵的概念,我们首次提出了一种适用于近场电场或磁场分布综合的理论及其实验验证方法,通过该理论可以控制凋零磁场的分布,从而在近场区域得到一个精确可控的电场分布图。文中提出了一个二维近场分布综合理论,基于全波电磁仿真的结果表明所提出的方法可以得到聚焦的极化可控的电场分布,随后,对其实现方法也进行了讨论。根据所提出的理论,设计了一个48单元三层结构的亚波长电小环阵列。采用NI公司的Labview软件编程实现48路可调信号源,同时在前面设计的近场聚焦测试系统的基础上,改进出适用于此结构的测试系统,测试结果与仿真和分析结果的高度一致表明了所提出理论的正确性。该近场综合理论可以应用于类似的近场综合问题,并且所设计的亚波长电小环阵列可以被应用于神经激励或者非接触充电系统中。2.宽带非色散反射相位调节器基于负电容和负电感同时加载的人工磁导体(AMC, Artifical Magnetic Conductor),我们提出了一种宽带无色散反射相位调节器。其中负电容和负电感通过non-Foster电路实现,AMC结构基于传统高阻抗表面结构实现。首先通过对理想non-Foster电路和传统无源AMC结构进行分析,表明该方法的合理性和系统是稳定可调的,最后,基于高精度、可扩展的测试模型,我们设计了满足要求的non-Foster电路,并且与带有损耗的AMC结构进行了联合仿真。数值分析结果验证了理论分析结果,在450 MHz-600 MHz的频带内,所提出的结构表现出近乎理想的反射相位,反射角度可以进一步通过改变加载的电感值从30 nH到50 nH进行±90°之间的调节。3.宽带大口径CTS天线设计设计了高效率高极化率宽带大口径CTS天线。研究了CTS天线的宽带工作原理和馈电系统,文中对采用pillbox和加脊喇叭天线相结合的馈电方式与采用HalfMaxwell鱼眼透镜馈电方式对于CTS天线辐射方向图的影响进行了比较。最后,基于Ansoft HFSS的仿真结果,采用改进pillbox馈电方式使得所设计的600×600 mm2口径的CTS天线的在3-8.5 GHz的工作频带内都保持了较好的辐射特性,副瓣电平低于12 dB,交叉极化小于51 dB,在整个频带内辐射效率高达51%,所有的指标满足设计要求。
【关键词】：近场聚焦 方向图综合 近场测试 Labview 人工磁导体 Non-Foster 宽带 CTS天线 高效率 稳定增益 非色散 相位调节
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 符号对照表15-16
• 缩略语对照表16-19
• 第一章 绪论19-37
• 1.1 所研究课题的相关概念19-21
• 1.2 国内外研究现状21-31
• 1.3 研究背景和意义31-32
• 1.4 论文的主要创新成果及内容结构安排32-37
• 第二章 相关基础理论37-57
• 2.1 引言37
• 2.2 后向传播近场聚焦方法37-41
• 2.3 近场场分布综合方法41-44
• 2.4 人工磁导体和相位调节44-49
• 2.5 Non-Foster电路49-53
• 2.6 天线设计基础53-57
• 第三章 近场聚焦技术中可编程磁场聚焦窗研究57-75
• 3.1 引言57
• 3.2 用于磁场聚焦的非辐射干扰理论57-59
• 3.3 点状磁场聚焦结构59-61
• 3.4 磁窗单元特性分析61-66
• 3.5 磁窗66-74
• 3.6 研究结论74-75
• 第四章 近场聚焦中可编程亚波长阵列研究75-95
• 4.1 引言75-76
• 4.2 亚波长阵列结构76-77
• 4.3 近场分布综合方法77-82
• 4.4 亚波长阵列的近场综合和测试82-92
• 4.5 研究结论92-95
• 第五章 宽带非色散反射相位调节器95-107
• 5.1 引言95-96
• 5.2 基于高阻抗表面的相位调节96-98
• 5.3 非色散宽带电磁波反射相位调节98-106
• 5.4 研究结论106-107
• 第六章 大尺寸宽频带CTS天线研究107-133
• 6.1 引言107-108
• 6.2 天线的技术指标要求108
• 6.3 天线的技术指标分析及方案选择108-112
• 6.4 TTD CTS天线展宽带宽的方法112-116
• 6.5 Half Maxwell鱼眼透镜作为CTS天线的馈电方法与实现116-119
• 6.6 大口径宽频带CTS天线系统119-131
• 6.7 宽频带大口径CTS天线设计结论131-133
• 第七章 结束语133-137
• 7.1 研究成果133-135
• 7.2 研究展望135-137
• 参考文献137-149
• 致谢149-151
• 作者简介151-152

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 杨延宁;苏芳珍;杨世平;;采用东芝CTS—130A遥控系统的彩电增加手动搜索的方法[J];家电检修技术;2001年11期

2 ;CTS将引进中国 InfoCommAsia总经理陈庭福先生专访[J];家用电器;2007年06期

3 ;刘翔演绎时尚靓车 凯迪拉克CTS[J];数字生活;2008年06期

4 谭兴强;谢志江;岳茂雄;;CTS实验六自由度机械手快速跟踪插补控制方法研究[J];现代科学仪器;2012年03期

5 白水;Edmund;;十足科技感 精能奥天凯迪拉克CTS升级版评析[J];音响改装技术;2010年10期

6 ;工作站排版软件CTS[J];电子出版;1995年07期

7 ;[J];;年期

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 记者　 曾星;上海通用汽车召回部分CTS轿车和荣御轿车[N];中国国门时报;2006年

2 迟明霞;全新凯迪拉克CTS登陆中国[N];中华工商时报;2008年

3 ;全新凯迪拉克CTS公布价格[N];国际商报;2008年

4 黄华琼;凯迪拉克CTS震撼登场[N];中国质量报;2004年

5 周光军;来自黑客帝国的凯迪拉克CTS[N];经理日报;2004年

6 本报记者 常虹;全新凯迪拉克CTS中国震撼登场[N];中国工业报;2008年

7 本报记者 何仑;全新凯迪拉克CTS杀入豪车市场[N];国际商报;2008年

8 吴珊珊　记者 罗莎;上海通用召回部分进口凯迪拉克CTS轿车[N];中国国门时报;2010年

9 蒋婷婷;挑品牌复兴重任 全新CTS对战宝马奔驰[N];第一财经日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 高飞;近场聚焦综合技术与宽带非色散反射相位调节器以及大口径CTS天线研究[D];西安电子科技大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 江彪;平板波导CTS天线的设计[D];南京理工大学;2013年

  本文关键词：近场聚焦综合技术与宽带非色散反射相位调节器以及大口径CTS天线研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：471961