基于變換光學的共形陣列天線設計的研究.pdf

1、變換光學理論通過超材料可以實現(xiàn)對電磁波的任意調(diào)控。變換光學的應用范圍可以涵蓋所有的電磁現(xiàn)象，它的提出讓人們對調(diào)控電磁波有了新的認識角度，變換光學與超材料技術的結合將會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，本文基于變換光學理論在源的共形設計中的應用，提出了一種新的設計共形陣列天線的方法，以變換光學應用于源的共形研究作為切入點，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計，根據(jù)坐

2、標映射一一對應關系，可以通過設計平面陣列天線得到具有相同特性的共形陣列天線設計。這一設計思路將源的理論研究拓展至更貼近實際的天線中來，將共形陣列天線的設計轉(zhuǎn)化成了平面陣列天線的設計，從而使更為豐富成熟的平面陣列天線設計理論和方法應用可延伸至共形陣列天線設計，對于解決共形陣列天線設計用于民用設備和國防建設所遇到的難題有著積極意義，這是本文的主要貢獻。本文采用該設計思路提出了兩種具體的結構。
　　第一種結構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證及連續(xù)線源和面源的離散化兩個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計。根據(jù)變換光學理論計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系，由仿真驗證了如果設計線偶極子天線陣列使之具有所需特性，則可由變換光學理論計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)它們對等效設計結果的影響并不大，因此可以選擇適當?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現(xiàn)的方向圖特性是受限的，相比之下平面陣列天線應用范圍更廣，特別是在相控陣掃描領域，為進一步拓展該設計思路的適用范圍，本文緊接著提出了基于平面源到球面源的變換模型。同時，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的微帶天線作為陣列天線單元?；谶@兩點對第一種結構進行改進，通過微帶天線設計、天線與源等效驗證、連續(xù)源離散化三個步驟，得到4×4平面微帶天線陣列和