新型人工電磁材料平板透鏡天線設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).pdf

1、新型人工電磁材料(Metamaterials)是由尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的電磁諧振單元按一定排列方式組成的周期或非周期陣列。新型人工電磁材料能夠具有自然界中媒質(zhì)沒有或難以實(shí)現(xiàn)的電磁特性。本論文對(duì)新型人工電磁材料實(shí)現(xiàn)折射率梯度透鏡(Gradient Index Lens)進(jìn)行了研究，并將此類透鏡應(yīng)用于X波段喇叭透鏡天線。本文通過理論設(shè)計(jì)、模型仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，闡明了新型人工電磁材料應(yīng)用于透鏡天線，有重要價(jià)值和廣闊前景。主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下：

2、>　　 a)利用新型人工電磁材料實(shí)現(xiàn)二維折射率梯度透鏡，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其在透鏡天線的應(yīng)用?；趲缀喂鈱W(xué)法，提出了平板折射率梯度透鏡的設(shè)計(jì)公式。利用寬頻帶線極化的電容加載線媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)了上述透鏡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，該透鏡與H面喇叭構(gòu)成的透鏡天線在6GHz至8.5GHz寬頻帶內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)高定向性波束。
　　 b)利用新型人工電磁材料實(shí)現(xiàn)了可在全X波段工作的三維圓錐喇叭透鏡天線。首次提出了一種新穎的透鏡表面阻抗匹配層設(shè)計(jì)方法，在保證透鏡相位修正能

3、力不變的前提下，減弱了電磁波在透鏡-空氣介面由于阻抗失配的反射。該匹配層的引入改善了透鏡天線效率，透鏡厚度僅增加了16.7％。選擇了寬頻帶雙極化的閉合方環(huán)單元來實(shí)現(xiàn)平板折射率梯度透鏡，使透鏡媒質(zhì)具有寬頻帶與軸對(duì)稱特性。利用CST Microwave Studio的VBA腳本語言，完成了方環(huán)陣列透鏡天線的真實(shí)結(jié)構(gòu)建模仿真。構(gòu)建了圓錐喇叭透鏡天線實(shí)物，并且實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果吻合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，口徑為96mm的透鏡天線在8.2GHz至12