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1、新型人工電磁表面是平面型新型人工電磁材料,是由亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)單元按照特殊規(guī)律排列的周期或者準(zhǔn)周期的二維表面結(jié)構(gòu)。因其相對(duì)于三維新型人工電磁材料具有體積小、剖面低、損耗低、成本低以及易共形設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì),在近年來(lái)對(duì)電磁波的調(diào)控研究中發(fā)揮了巨大作用,從而成為電磁場(chǎng)相關(guān)學(xué)科的研究熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。本文詳細(xì)研究了幾種主流的新型人工電磁表面的理論建模方法,基于新型人工電磁表面設(shè)計(jì)了幾類新型電磁器件,并給出新型電磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)概括如下:
2、r> 1).基于各向同性新型人工電磁表面單元結(jié)構(gòu),提出了新型表面波無(wú)衍射Bessel透鏡的設(shè)計(jì)方法,且在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。該設(shè)計(jì)方法利用組合透鏡(半麥克斯韋魚眼透鏡加上平板透鏡)的思想,可在點(diǎn)源激勵(lì)下直接產(chǎn)生Bessel波束。
2).基于各向同性新型人工電磁表面單元結(jié)構(gòu),提出了實(shí)現(xiàn)新型表面波傅里葉變換透鏡的設(shè)計(jì)方法,且在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。對(duì)該透鏡進(jìn)行多饋點(diǎn)激勵(lì),可產(chǎn)生不同出射方向的表面平面波。
3).將新型人工電磁表面
3、與全息漏波天線原理相結(jié)合,分別利用全域和子域阻抗干涉圖生成方法實(shí)現(xiàn)了新型多波束天線。其中基于全域干涉圖生成方法所設(shè)計(jì)的雙波束輻射會(huì)發(fā)生“兔子耳朵”現(xiàn)象,我們提出用側(cè)饋的方式來(lái)解決這一問(wèn)題,且在實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。結(jié)合漏波天線原理,本文給出了一維全息天線與漏波天線的等效性分析,并將其推廣到二維。在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)了僅用頻率便可以控制波束二維空間掃描這一重大現(xiàn)象,并給出計(jì)算頻掃二維波束角的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。
4).基于二維類表面等離激元(
4、spoof spp)結(jié)構(gòu),結(jié)合全息天線原理,生成了螺旋式的全息干涉圖,由于該新型人工電磁表面沒有背面金屬,因此可實(shí)現(xiàn)在表面正反兩個(gè)方向分別輻射右旋和左旋圓極化電磁波。
5).利用各向同性新型人工電磁表面結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)了兩個(gè)新型雙功能器件:1)相同極化的雙向輻射器;2)正交極化的同向輻射器。所設(shè)計(jì)的兩款雙功能輻射器在不同極化激勵(lì)下具有不同的頻率掃描特性:對(duì)于水平極化,波束可以完成一維空間波束頻率掃描;而對(duì)于垂直極化,波束則可以完成
5、二維空間波束頻率掃描。本文對(duì)第一款雙功能器件進(jìn)行了一維頻率掃描特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
6).基于表面波透鏡和全息漏波天線的設(shè)計(jì)方法,提出了將兩者結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)低剖面天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,即透鏡可視為多端口饋電網(wǎng)絡(luò),而全息阻抗結(jié)構(gòu)可作為輻射調(diào)制器。最后基于不同位置的饋電配合頻率掃描實(shí)現(xiàn)了對(duì)二維空間進(jìn)行波束覆蓋的天線系統(tǒng)。仿真結(jié)果和近場(chǎng)天線的測(cè)試結(jié)果均證實(shí)了該天線系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)的正確性。
7).基于混合各向同性和各向異性的新型人工電
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