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人工电磁结构材料对天线辐射特性的动态调控技术研究

人工电磁结构材料对天线辐射特性的动态调控技术研究

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作者：易广为中国科学院研究生院（光电技术研究所）

学位级别：硕士

近年来，随着无线通信技术的发展，通信系统对天线性能提出了更高的要求，如频率、极化、波束可重构等。采用传统技术手段实现上述要求的空间极其有限，而对电磁波具有良好操控特性的人工电磁结构材料的出现则为设计可重构天线带来了全... 详细信息

近年来，随着无线通信技术的发展，通信系统对天线性能提出了更高的要求，如频率、极化、波束可重构等。采用传统技术手段实现上述要求的空间极其有限，而对电磁波具有良好操控特性的人工电磁结构材料的出现则为设计可重构天线带来了全新的技术途径。本论文主要开展人工电磁结构材料在可重构天线领域中的研究。针对天线极化重构和方向图重构的迫切需求，利用人工电磁结构对电磁波的位相调制特性，分别设计并研制出了旋转反射阵列波束扫描天线和低剖面极化可重构偶极子天线。研究内容主要分为两个部分：第一部分为旋转反射阵列波束扫描天线的研究。提出一种新型旋转反射阵列的设计方法，并用于实现天线的波束扫描。该旋转反射阵列由透射式的相移表面结构和反射式的微带反射阵列构成。通过旋转两种结构并调谐两者之间的相对夹角，可有效控制天线主波束的辐射方向角。实际设计并制作了Ku波段的旋转反射阵列天线，仿真和测试结果均显示该天线实现了方位面360°和俯仰面±41°范围内的波束扫描。第二部分为低剖面极化可重构偶极子天线的研究。提出利用可调控型电磁带隙结构代替传统金属板作为偶极子天线接地面的一种设计方案。该电磁带隙结构通过控制加载的PIN二极管偏置电压来实现各向同性与各向异性结构形式的相互转化。测试结果显示该天线在电磁带隙结构的调制下，具有左旋圆极化、右旋圆极化和线极化三种不同的极化工作状态。

关键词：人工电磁结构材料电磁带隙结构极化可重构波束扫描相移结构表面微带反射阵列

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人工电磁结构材料在天线中的应用

人工电磁结构材料在天线中的应用

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作者：缪志龙电子科技大学

学位级别：硕士

天线在无线通讯系统中发挥着不可替代的作用。随着现代通讯技术的发展，对天线性能的要求也越来越高。传统手段提升天线性能的空间极其有限，只有采用新结构、新材料以及新的设计方法才能进一步改善天线性能。近年来，人工结构材料的出... 详细信息

天线在无线通讯系统中发挥着不可替代的作用。随着现代通讯技术的发展，对天线性能的要求也越来越高。传统手段提升天线性能的空间极其有限，只有采用新结构、新材料以及新的设计方法才能进一步改善天线性能。近年来，人工结构材料的出现为新型天线的设计提供了崭新的技术途径。基于其自身独特的电磁特性，它被广泛应用于现代天线设计中，显著提升天线性能，包括增加天线增益，扩展带宽以及小型化设计等。本论文主要开展人工结构材料在天线领域中的应用研究。利用亚波长结构对电磁波的调制特性，从雷达散射截面(RCS)缩减、低副瓣、波束偏转三个方面，分别设计出了三种不同类型的新型结构材料天线。第一部分为微带天线的RCS双频缩减研究。基于双环结构对电磁波的吸收特性，将该结构材料加载于微带贴片周围，降低天线RCS。仿真和测试结果显示所设计的微带贴片天线在保持原有辐射性能不变的同时，在两个频率处实现了天线RCS的缩减。第二部分为副瓣电平动态可调的喇叭天线阵列研究。利用加载了PIN二极管的十字缝隙周期结构来构造频率选择表面，通过调谐PIN二极管的偏置电流来控制出射电磁波的幅相分布，使其满足一定的泰勒分布。将该频率选择表面作为喇叭天线阵列覆层，可以有效调制天线的辐射副瓣电平。仿真结果显示该天线在三种不同偏置电流的调谐下实现了相应的副瓣电平，从而证明了该结构材料对天线副瓣的动态调控性能。第三部分为波束方向可调的结构材料喇叭天线研究。利用多层圆环缝隙结构对入射电磁波相位的调控特性，设计出了按一定相差分布排列的位相调制结构材料，并加载于传统喇叭天线上作为覆层。仿真和测试结果显示三种不同相差分布的位相调制材料可使天线辐射的波束角分别偏转离法线10°、20°、30°，进而为后续开展波束方向可重构天线奠定了理论基础。

关键词：人工电磁结构材料天线副瓣调控雷达散射截面波束控制

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人工电磁结构材料的磁性质研究与应用

人工电磁结构材料的磁性质研究与应用

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作者：徐健南京邮电大学

学位级别：硕士

人工电磁结构材料通过改变材料的尺寸和结构使其拥有普通材料所不具备的特殊性质--电磁参数可人为调控。由此特殊性质,人工电磁结构材料可以很好地工作在不同的频段内,使其具有广泛的应用,如:完美透镜、隐身装置、极化转换方法及极化转... 详细信息

人工电磁结构材料通过改变材料的尺寸和结构使其拥有普通材料所不具备的特殊性质--电磁参数可人为调控。由此特殊性质,人工电磁结构材料可以很好地工作在不同的频段内,使其具有广泛的应用,如:完美透镜、隐身装置、极化转换方法及极化转换器等等。近年来,利用非磁性材料来设计和制备具有磁性的人工电磁结构材料,日益引起人们的关注。本文我们侧重探讨两类人工电磁结构材料的磁性质的研究与可能应用。本文的研究内容和结果可以概括为:1.本文首先探讨了利用线圈阵列构建的人工电磁结构材料的磁导率的性质和特点。根据楞次定律,此结构可具有抗磁性,能用于制备低磁导率的人工电磁结构材料。首先,用HFSS进行数值模拟,得出当线圈的密度越大、线圈的尺寸越小时,通过对S参数的反演运算,可以得到磁导率趋向于零的情况,并且用矢量网络分析仪对不同密度、不同尺寸的线圈结构进行电磁参数的测量。根据数据对比,可以看出数值模拟和实验数据的结果是比较吻合的。因此,通过数值模拟和实验可以找到在较宽频带有损耗很小的磁导率趋向于零的人工电磁结构材料。2.接着研究了线状金属颗粒复合材料的电磁性质。研究表明,线状金属颗粒在复合物中会构成多样化的回路,而产生较强的磁响应,这种磁响应受温度影响小。基于有效介质理论,优化设计了适用于高温环境的、性能较好的线状金属颗粒复合微波吸收材料。

关键词：人工电磁结构材料楞次定律有效介质理论 HFSS 线圈阵列吸波材料

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