磁性材料在天线中的研究与应用

作     者：黄皖菁 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈波

授予年度：2016年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：旋磁铁氧体 可重构天线 漏波天线 微波周期结构 

摘      要：磁性材料种类繁多,常用于制作微波器件中的移相器、隔离器,也可以作为天线辐射体或是缩减天线RCS。本文主要讨论旋磁性铁氧体材料,其在外加恒定磁场下,表现出各向异性的特点,磁导率会以张量形式存在。利用这一特殊的性质,研究了其在方向图可重构天线,工作频率可重构天线两个方面的应用。主要内容如下:首先,对铁氧体非辐射波导进行了理论分析。用铁氧体材料替换非辐射介质波导(NRD)中普通介质条带,分析和设计了铁氧体非辐射波导,将其传播模式、场分布特点与传统NRD波导进行比较,讨论了这种波导在纵向和横向两种偏磁方向下的传播特性。为方向图可重构天线的研究打下基础。然后,针对方向图重构,对铁氧体波导漏波天线进行理论分析,设计了两种不同偏磁方向下的方向图可重构波导漏波天线。在波导的金属侧壁开矩形辐射孔,利用波导传播常数与纵向偏磁大小有关的特性,实现天线的方向图重构;另外,利用横向偏磁下的波导传播常数与磁场强度关系,设计了具有金属栅周期结构的铁氧体漏波天线。结合金属栅微波周期结构,通过磁调节空间谐波的辐射方向来改变漏波天线方向图,以一种较为可靠的方式实现了方向图重构功能。实测结果表明该天线具有方向图重构性能。最后,对基于铁氧体基板的平面对称振子天线进行了理论分析,开展了频率重构天线的研究设计。用铁氧体对半波振子进行覆盖,利用外加偏磁变化改变振子等效电长度,在方向图基本不变的条件下,实现了频率可重构。实测结果表明该天线在磁控下具有频率可重构性能。