基于變換光學(xué)的共形陣列天線設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、變換光學(xué)理論通過超材料可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的任意調(diào)控。變換光學(xué)的應(yīng)用范圍可以涵蓋所有的電磁現(xiàn)象，它的提出讓人們對(duì)調(diào)控電磁波有了新的認(rèn)識(shí)角度，變換光學(xué)與超材料技術(shù)的結(jié)合將會(huì)拓展出更多的研究思路和更新的研究成果。
　　正是在這樣的背景下，本文基于變換光學(xué)理論在源的共形設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，提出了一種新的設(shè)計(jì)共形陣列天線的方法，以變換光學(xué)應(yīng)用于源的共形研究作為切入點(diǎn)，由天線與源的等效證明、連續(xù)源離散化得到平面陣列天線與共形陣列天線的等效設(shè)計(jì)，根據(jù)坐

2、標(biāo)映射一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以通過設(shè)計(jì)平面陣列天線得到具有相同特性的共形陣列天線設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)思路將源的理論研究拓展至更貼近實(shí)際的天線中來，將共形陣列天線的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成了平面陣列天線的設(shè)計(jì)，從而使更為豐富成熟的平面陣列天線設(shè)計(jì)理論和方法應(yīng)用可延伸至共形陣列天線設(shè)計(jì)，對(duì)于解決共形陣列天線設(shè)計(jì)用于民用設(shè)備和國(guó)防建設(shè)所遇到的難題有著積極意義，這是本文的主要貢獻(xiàn)。本文采用該設(shè)計(jì)思路提出了兩種具體的結(jié)構(gòu)。
　　第一種結(jié)構(gòu)選用線源到面源的變換模型，采

3、用半波偶極子天線。通過偶極子天線與電流源的等效驗(yàn)證及連續(xù)線源和面源的離散化兩個(gè)步驟得到線偶極子天線陣列和球面共形偶極子天線陣列的等效設(shè)計(jì)。根據(jù)變換光學(xué)理論計(jì)算得出的變換后的媒質(zhì)、天線饋電和天線尺寸變換前后關(guān)系，由仿真驗(yàn)證了如果設(shè)計(jì)線偶極子天線陣列使之具有所需特性，則可由變換光學(xué)理論計(jì)算公式迅速得到具有相同特性的球面共形偶極子天線陣列。還通過改變天線軸向間距及分布密度發(fā)現(xiàn)它們對(duì)等效設(shè)計(jì)結(jié)果的影響并不大，因此可以選擇適當(dāng)?shù)拈g距和密度來減小陣

4、列整體尺寸，降低制作成本。
　　由于線陣列天線可以實(shí)現(xiàn)的方向圖特性是受限的，相比之下平面陣列天線應(yīng)用范圍更廣，特別是在相控陣掃描領(lǐng)域，為進(jìn)一步拓展該設(shè)計(jì)思路的適用范圍，本文緊接著提出了基于平面源到球面源的變換模型。同時(shí)，還引入更容易獲得雙極化、圓極化、雙頻帶等功能且比偶極子天線方向性更強(qiáng)的微帶天線作為陣列天線單元?；谶@兩點(diǎn)對(duì)第一種結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，通過微帶天線設(shè)計(jì)、天線與源等效驗(yàn)證、連續(xù)源離散化三個(gè)步驟，得到4×4平面微帶天線陣列和