進入21世紀以來,隨著無線通訊領域的發(fā)展,天線作為無線通訊系統(tǒng)的接收與發(fā)射裝置,是無線通訊系統(tǒng)的重要組成部分,天線性能的好壞將直接影響無線通信產(chǎn)品的質量。現(xiàn)如今天線向著小型化、智能化、高增益、寬頻段、寬波束等多方面發(fā)展,以傳統(tǒng)的方法設計將無法滿足所有指標。電磁超材料是具有自然界中所不具有的獨特物理特性的人造電磁材料,將其加載至天線上,可以很好地改善天線的性能。二維的電磁超表面相比于三維的電磁超材料具有體積小、損耗低、成本低的優(yōu)點,使其得到廣泛關注和研究。相位梯度超表面作為電磁超表面的一種,通過在界面處引入不同的相位突變,可以實現(xiàn)對電磁波的波前操控。目前根據(jù)廣義斯涅耳定律,利用相位梯度超表面已經(jīng)實現(xiàn)了透鏡、波束控制、異常反射或者折射以及表面波耦合等多種功能。本文研究的目標主要是利用相位梯度超表面實現(xiàn)對透射波束的偏轉,具體內容包括:1)介紹了相位梯度超表面和Fabry-Perot諧振腔天線的相關理論,對于相位梯度超表面,介紹了廣義斯涅耳定律,具體包括廣義斯涅耳折射定律和廣義斯涅耳反射定律,以及研究了相位梯度超表面陣列邊界條件。對于Fabry-Perot諧振腔天線,介紹了Fabry-Perot諧振腔天線的工作原理。2)設計了一種能夠在C波段內實現(xiàn)波束偏轉的多層方形貼片形式的透射型相位梯度超表面。首先分析了多層方形貼片單元結構的透射特性,針對最后一個單元結構的透射系數(shù)過低的原因,在最初的單元結構的基礎上通過在方形貼片的四個角各開一個傾斜45°的矩形槽來提高其透射系數(shù);在此基礎上將設計的相位梯度超表面加載至喇叭天線上,仿真分析了相位梯度超表面的偏轉效果;最后將其加工實測,結果發(fā)現(xiàn)其能夠在5.3GHz~6.3GHz范圍內實現(xiàn)25°~30°左右的透射波束偏轉。3)利用相位梯度超表面的思想,設計了一種具有一定相位梯度的電磁超表面結構,并且將其作為Fabry-Perot諧振腔天線的部分反射面。Fabry-Perot諧振腔天線的饋源天線采用傳統(tǒng)的微帶貼片天線,仿真發(fā)現(xiàn)設計的Fabry-Perot諧振腔天線能夠在5.7GHz~5.9GHz頻率范圍內實現(xiàn)41°~43°的透射波束偏轉,同時在最大輻射方向上的增益可以達到9dBi~10dBi。4)將相位梯度超表面的思想引入到Mushroom天線設計之中,設計了兩種Mushroom天線結構,一種是采用相同單元結構形式的傳統(tǒng)Mushroom天線結構,一種是引入相位梯度超表面的思想,采用漸變式單元結構的Mushroom天線。仿真發(fā)現(xiàn),相較于傳統(tǒng)的Mushroom天線,漸變式單元結構的Mushroom天線其抗帶寬有所減小,為4.7GHz~5.3GHz,相對帶寬為12%,但是它能夠實現(xiàn)20°~30°的波束偏轉,工作頻帶內最大輻射方向增益為6.5dBi~7.5dBi。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN820
【部分圖文】：

自然界的材料的分類情況

V型單元結構的相位梯度超表面的電磁波束方向控制

4圖 1.3 引入螺旋形相位產(chǎn)生螺旋波陣面通過在不同的位置上引入不同的相位突變，對這些相位突變的情況進行合理的布局，使其能夠滿足某些規(guī)律，就能夠實現(xiàn)電磁波束的任意調控。Yu 等人在
【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 范亞;屈紹波;王甲富;張介秋;馮明德;張安學;;基于交叉極化旋轉相位梯度超表面的寬帶異常反射[J];物理學報;2015年18期

2 李勇峰;張介秋;屈紹波;王甲富;吳翔;徐卓;張安學;;圓極化波反射聚焦超表面[J];物理學報;2015年12期

3 李勇峰;張介秋;屈紹波;王甲富;鄭麟;周航;徐卓;張安學;;Wide-band circular polarization-keeping reflection mediated by metasurface[J];Chinese Physics B;2015年01期

4 李勇峰;張介秋;屈紹波;王甲富;陳紅雅;徐卓;張安學;;寬頻帶雷達散射截面縮減相位梯度超表面的設計及實驗驗證[J];物理學報;2014年08期

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本文編號：2849518