高增益超材料覆層天線及波束調控研究.pdf

1、電磁超材料因具有新奇的物理特性成為了近些年的研究熱點。將電磁超材料應用到天線領域，可以通過調控電磁波改善天線性能，為天線領域的發(fā)展提出了一個新的方向。超材料覆層天線是超材料與天線結合的一種形式，具有重要的研究價值和廣泛的應用前景?；陬l率選擇表面的超材料覆層天線是本文主要研究對象，文中對其高增益特性及波束調控性能展開了深入研究。根據頻率選擇表面的頻選特性，本文分別研究了基于帶阻型頻率選擇表面的諧振腔天線和基于帶通型頻率選擇表面的傳輸陣天

2、線，并對以這兩種形式的天線實現高增益特性和波束調控特性的方法進行了深入研究。首先，本文實現了利用低剖面高增益諧振腔天線進行小角度波束調控，其次實現了利用高增益?zhèn)鬏旉囂炀€進行大角度波束調控。更進一步，本文在實現高增益波束調控特性的同時，設計了具有圓極化特性的傳輸陣天線。本文清晰地展示了頻率選擇表面在超材料覆層天線實現高增益及波束調控性能方面的應用。主要工作內容如下：
　　首先，本文設計了基于改進型漁網單元組成的低剖面諧振腔天線，并利

3、用半相位梯度原理對頻率選擇表面覆層進行了調制，設計了兩種半非均勻型的頻率選擇表面覆層，實現了諧振腔天線主波束在俯仰面內10°和19°的偏轉。
　　其次，基于多層頻率選擇表面的綜合方法，使用金屬貼片與金屬環(huán)組成的多層小型化頻率選擇表面（Multi-layer Miniaturized FSS, MMFSS）單元為基本單元結構。通過改變MMFSS單元尺寸的方法獲得310°傳輸相移覆蓋范圍，并利用MMFSS單元組成平面?zhèn)鬏旉嚕岳忍炀€

4、作為高增益?zhèn)鬏旉嚨酿佋?。通過調節(jié)傳輸陣表面MMFSS單元的尺寸以改變傳輸相位，進而對傳輸陣陣面進行相位補償，從而獲得不同角度的主波束方向，最終實現了在俯仰角0°～57°范圍的波束調控以及方位角任意角度的波束調控。
　　最后，對 MMFSS單元上引入微擾從而了形成圓極化小型化頻率選擇表面（Circular-polarized Miniaturized FSS, CMFSS）單元以實現將線極化波轉化為圓極化波的功能。同樣通過調節(jié) CM