基于變換光學(xué)的天線設(shè)計(jì).pdf

1、基于麥克斯韋方程組在坐標(biāo)變換下的形式不變性所建立起來(lái)的變換光學(xué)理論為電磁波的有效調(diào)控提供了新的思路，成為了近幾年來(lái)電磁界研究的熱點(diǎn)之一。變換光學(xué)的獨(dú)特魅力在于其借助坐標(biāo)變換的方法對(duì)特定區(qū)域的材料參數(shù)分布進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而使得電磁波經(jīng)過該區(qū)域時(shí)，傳播的方向可以按照設(shè)計(jì)好的路線行進(jìn)。然而由變換光學(xué)所推算出的參數(shù)大多是三維、非均勻變化且各向異性的，這些材料在自然界中很難或幾乎不可能獲得。得益于超材料的快速發(fā)展，為變換光學(xué)由理論變成了現(xiàn)實(shí)提供了

2、物質(zhì)基礎(chǔ)，兩者的結(jié)合極大的推動(dòng)了電磁學(xué)的發(fā)展。然而，當(dāng)我們把變換理論引入到天線設(shè)計(jì)中去時(shí)，卻遺憾地發(fā)現(xiàn)很難找到理想的坐標(biāo)變換的數(shù)學(xué)模型。逆變換光學(xué)理論的提出為我們提供了新的設(shè)計(jì)思路，本文的研究正是基于此開展的。主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1、利用逆變換光學(xué)理論，通過對(duì)透鏡表面的電流和磁流的分布進(jìn)行規(guī)劃，提出了一種輻射方向可調(diào)控的天線透鏡，對(duì)其理論推導(dǎo)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)影響透鏡性能的參數(shù)做了深入的探討，尤其是透鏡的厚度，對(duì)其進(jìn)

3、行了仿真和分析，此外還對(duì)透鏡的相位調(diào)控和幅值調(diào)控進(jìn)行了對(duì)比研究，最后設(shè)計(jì)了一個(gè)輻射方向可調(diào)的表面。
　　2、作為上述研究的延續(xù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)可實(shí)現(xiàn)傳播波到表面波轉(zhuǎn)換的表面，對(duì)影響其性能的參數(shù)進(jìn)行了深入分析，借助準(zhǔn)共形變換原理，有效地減小了變換媒質(zhì)的各向異性，通過離散，近似和打孔最終實(shí)現(xiàn)了純電介質(zhì)的轉(zhuǎn)換表面，有效地提高了工作帶寬。為微波采集和能量回收天線的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
　　3、基于變換光學(xué)設(shè)計(jì)的傳播波到表面波的轉(zhuǎn)換，