基于人工电磁超表面的新型阵列天线研究
发布时间：2023-09-02 13:19
现代无线通信、雷达、导航和制导等系统对作为其关键部件之一的天线提出了越来越高的性能指标要求。人工电磁超表面可以灵活地调控电磁波的传输路径和转换电磁波的极化方向,将其引入到阵列天线的设计中,可以实现天线的小型化,提高天线的增益,控制天线的波束指向和极化状态等。因此,研究基于人工电磁超表面的高性能阵列天线具有重要的理论意义和广阔的应用前景。论文结合国家自然基金项目,研究了几种基于人工电磁超表面的新型阵列天线。论文首先概述了研究背景与研究意义,介绍了人工电磁超表面的研究现状及其在阵列天线中的应用,并探讨了研究内容的相关基础理论。其次分别针对空间角度色散超表面、基片集成波导谐振腔超表面和线圆极化转换超表面开展了研究,并把这些超表面应用于波导缝隙阵天线和反射阵天线的设计中,提出了几种新型的阵列天线。最后对论文进行了总结与展望。论文的主要研究成果可以归纳如下:1.提出一种基于空间角度色散超表面的渐变剖面波导缝隙阵天线,可实现波束指向在窄频带内宽角度频率扫描的功能。首先,提出了一种空间角度色散超表面,其对不同斜入射角度的平面波呈现出不同的频率响应,可用作空间角度滤波器,把多色复合的电磁波分解成多个不...
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 超表面的电磁波传输路径与极化调控研究进展
1.2.2 波导缝隙阵天线与反射阵天线研究进展
1.3 论文主要工作及内容安排
1.3.1 论文的主要研究工作
1.3.2 论文的内容安排
第二章 相关基础理论
2.1 引言
2.2 阵列天线
2.2.1 阵列天线波束指向与广义Snell定律
2.2.2 波导缝隙阵天线
2.2.3 反射阵天线
2.3 极化转换理论
2.3.1 平面波的极化状态
2.3.2 斜入射时的线极化波
2.3.3 正交线极化之间相互转换
2.3.4 线极化与圆极化相互转换
2.3.5 正交圆极化之间相互转换
2.3.6 极化转换效率
2.4 小结
第三章 基于空间角度色散超表面的渐变剖面波导缝隙阵频率扫描天线研究
3.1 引言
3.2 基于空间角度色散超表面的空间角度滤波器
3.2.1 空间角度滤波器
3.2.2 等效电路分析与频率调谐带宽的控制
3.3 基于空间角度色散超表面的渐变剖面波导缝隙阵天线
3.3.1 矩形波导中的TE10模与斜入射的平面波
3.3.2 渐变剖面矩形波导的设计
3.3.3 渐变剖面波导缝隙阵频率扫描天线
3.3.4 实验验证
3.4 基于空间角度色散超表面的双线极化渐变剖面波导缝隙阵天线
3.4.1 双线极化空间角度色散超表面的设计
3.4.2 双线极化渐变剖面波导缝隙阵频率扫描天线
3.4.3 实验验证
3.5 小结
第四章 基于谐振腔超表面的双波束双圆极化波导缝隙阵天线研究
4.1 引言
4.2 基于谐振腔超表面的线极化旋转器
4.2.1 基片集成波导谐振腔
4.2.2 线极化旋转器
4.3 基于谐振腔超表面的线圆极化分波器
4.3.1 线圆极化等效关系
4.3.2 线圆极化分波器
4.3.3 实验验证
4.4 基于谐振腔超表面的双波束双圆极化波导缝隙阵天线
4.4.1 天线单元设计
4.4.2 双波束双圆极化波导缝隙阵天线
4.5 小结
第五章 基于极化转换超表面的线圆极化转换共形反射阵天线研究
5.1 引言
5.2 基于极化转换超表面的线圆极化转换器
5.2.1 矩形金属环的特征模分析
5.2.2 线圆极化转换器
5.3 基于极化转换超表面的线圆极化转换共形反射镜
5.3.1 线圆极化转换共形反射镜的设计方法
5.3.2 线圆极化转换凸面反射镜
5.3.3 线圆极化转换平面和凹面反射镜
5.3.4 实验验证
5.4 基于极化转换超表面的线圆极化转换共形反射阵天线
5.4.1 线圆极化转换共形反射阵天线设计方法
5.4.2 线圆极化转换凸面反射阵天线
5.4.3 线圆极化转换平面和凹面反射阵天线
5.4.4 实验验证
5.5 小结
第六章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3845274
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 超表面的电磁波传输路径与极化调控研究进展
1.2.2 波导缝隙阵天线与反射阵天线研究进展
1.3 论文主要工作及内容安排
1.3.1 论文的主要研究工作
1.3.2 论文的内容安排
第二章 相关基础理论
2.1 引言
2.2 阵列天线
2.2.1 阵列天线波束指向与广义Snell定律
2.2.2 波导缝隙阵天线
2.2.3 反射阵天线
2.3 极化转换理论
2.3.1 平面波的极化状态
2.3.2 斜入射时的线极化波
2.3.3 正交线极化之间相互转换
2.3.4 线极化与圆极化相互转换
2.3.5 正交圆极化之间相互转换
2.3.6 极化转换效率
2.4 小结
第三章 基于空间角度色散超表面的渐变剖面波导缝隙阵频率扫描天线研究
3.1 引言
3.2 基于空间角度色散超表面的空间角度滤波器
3.2.1 空间角度滤波器
3.2.2 等效电路分析与频率调谐带宽的控制
3.3 基于空间角度色散超表面的渐变剖面波导缝隙阵天线
3.3.1 矩形波导中的TE10模与斜入射的平面波
3.3.2 渐变剖面矩形波导的设计
3.3.3 渐变剖面波导缝隙阵频率扫描天线
3.3.4 实验验证
3.4 基于空间角度色散超表面的双线极化渐变剖面波导缝隙阵天线
3.4.1 双线极化空间角度色散超表面的设计
3.4.2 双线极化渐变剖面波导缝隙阵频率扫描天线
3.4.3 实验验证
3.5 小结
第四章 基于谐振腔超表面的双波束双圆极化波导缝隙阵天线研究
4.1 引言
4.2 基于谐振腔超表面的线极化旋转器
4.2.1 基片集成波导谐振腔
4.2.2 线极化旋转器
4.3 基于谐振腔超表面的线圆极化分波器
4.3.1 线圆极化等效关系
4.3.2 线圆极化分波器
4.3.3 实验验证
4.4 基于谐振腔超表面的双波束双圆极化波导缝隙阵天线
4.4.1 天线单元设计
4.4.2 双波束双圆极化波导缝隙阵天线
4.5 小结
第五章 基于极化转换超表面的线圆极化转换共形反射阵天线研究
5.1 引言
5.2 基于极化转换超表面的线圆极化转换器
5.2.1 矩形金属环的特征模分析
5.2.2 线圆极化转换器
5.3 基于极化转换超表面的线圆极化转换共形反射镜
5.3.1 线圆极化转换共形反射镜的设计方法
5.3.2 线圆极化转换凸面反射镜
5.3.3 线圆极化转换平面和凹面反射镜
5.3.4 实验验证
5.4 基于极化转换超表面的线圆极化转换共形反射阵天线
5.4.1 线圆极化转换共形反射阵天线设计方法
5.4.2 线圆极化转换凸面反射阵天线
5.4.3 线圆极化转换平面和凹面反射阵天线
5.4.4 实验验证
5.5 小结
第六章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3845274
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