高增益透镜加载扇形波束天线

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1、高增益透镜加载扇形波束天线作者姓名孔祥辉导师姓名、职称雷振亚教授一级学科电子科学与技术二级学科电磁场与微波技术申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202120972分类TN82号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高增益透镜加载扇形波束天线作者姓名：孔祥辉一级学科：电子科学与技术二级学科：电磁场与微波技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：雷振亚教授提交日期：2014年12月Highgainlens-loadedfanbeamantennaA thesis su

2、bmitted toXIDIAN UNIVERSITYin partial fulfillment of the requirementsfor the degree ofMasterin Electronic Science andTechnologyByKong xianghuiSupervisor: Prof. Lei zhenyaDecember 2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

3、果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的

4、复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着电子科学技术的快速发展，扇形波束天线在医疗成像、移动通信基站、室内局域无线网络等各方面都有着广泛的应用。同时扇形波束毫米波组成的车载、机载防撞天线，作为汽车、小型飞行器安全控制系统的核心组成部件之一，其市

5、场前景越来越广阔。因此研究如何设计高性能的扇形波束天线具有非常重要的意义。本文具体做了以下几个方面的工作：1. 在前人研究的基础上，探究了扇形波束天线常见的三种实现方式，对扇形波束抛物面反射天线，介质透镜合成扇形波束天线以及天线阵列组成扇形波束天线阵等三种方法的原理进行分析和归纳，并重点介绍了通过加载透镜的方法来合成我们所需要的扇形波束。同时对扇形波束天线和笔形波束天线的扫描方式进行区分。2. 基于变换光学理论研究了电磁超材料在控制电磁波传播方向当中的应用。验证麦克斯韦方程在任何坐标变换过程中的形式不变形，以及

6、基于准保角变换光学方法计算变换介质材料的介电常数和磁导率。最后通过介绍两种由不同介电常数单元组成的变换介质平板透镜和变换介质平凹透镜，分别实现对常规双曲介质透镜和加速型平凹透镜的等效变换，来实现对入射电磁波传播方向的控制。3. 基于光学变换理论设计了两种新型的工作于Ku波段的用于合成扇形波束天线的三维结构的直筒-拱形变换介质透镜。通过全波仿真分析，结果显示这两种变换介质透镜都能够在整个Ku波段的频率范围内在远场都能够很好的合成扇形波束，并且很大程度的提高馈源天线的方向性。通过对Ku波段带宽内的波束偏移特性进行仿

7、真分析，结果发现这两个直筒-拱形介质透镜能够在不移动情况下，只要通过小距离的水平偏移位于变换介质透镜焦点的馈源，就能够很方便的控制穿过介质透镜的扇形波束在一定角度内进行全频带无色散、高定向性的快速波束扫描。关键词：扇形波束天线，光学变换，介质透镜，波束扫描论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTWith the fast development of Electronics Science and Technology,fan beam antenna has 

8、been widely adopted in various applications among different disciplines, such as medical imaging, mobile communication station, indoor local area wireless network and so on. Meanwhile It is more