QCTO透镜相控阵天线研究

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1、＊＊硕士学位论文｜＾遽ＱＣＴＯ透镜相控阵天线研究作者姓名杨炬星学校导师姓名、职称雷娟副教授企业导师姓名、职称万继响研究员申请学位类别工程硕士｜学校代码10701学号1502121269分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文QCTO透镜相控阵天线研究作者姓名：杨炬星领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：雷娟副教授企业导师姓名、职称：万继响研究员学院：电子工程学院提交日期：2018年6月ResearchonQCTOLensPhasedArrayAnt

2、ennaAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByYangJuxingSupervisor:LeiJuanTitle:AssociateProfessorSupervisor:WanJixiangTitle:ProfessorJune2018摘要摘要变换光学理论的提出以及超材料的发现给电

3、磁波的任意调控提供了一种极为便捷的方法，随着近年来的发展，这一理论已经成为光学和电磁学领域的研究热点，同时也衍生了各种形式的应用，给光学以及电磁场领域的学者们提供了全新的设计思路和研究方向。由于超材料在产生电性能的同时会产生磁性能，因而变换光学在调控电磁波时，会有损耗高、带宽窄的缺点；而准共形变换光学(QCTO)理论的出现避免了超材料的使用所产生的限制，保留了材料的各向同性、宽频带和低损耗的性能，使得全介质设备的制造成为可能。现已经广泛应用于准各向同性器件中，如地毯斗篷、弯曲波导等。本文对准共形变换光学在相控

4、阵天线上的应用进行了研究。利用准共形变换光学将虚拟直线阵空间与实际共形阵空间进行变换，利用变换前后麦克斯韦方程组形式的不变性，将两空间的远场辐射等效，使共形阵实现直线阵辐射效果，并可以将直线阵列的阵列综合等设计理论应用到共形阵列设计中，简化共形阵列设计难度，为共形阵列天线找到更为广阔的应用前景。在特定极化下，利用简化二维准共形变换光学理论设计直线阵空间和共形阵空间坐标系间的映射，通过坐标系的映射关系，计算获得变换后的共形阵空间的电性能参数分布。为进一步验证模型的准确度，对所设计的加载透镜的共形相控阵进行全波仿

5、真。采用赋予介电常数的方形单元块对透镜进行理想的离散，以振子作为天线单元查看加透镜共形相控阵天线的辐射效果；考虑到可实现性，对透镜进行简化分析，结果显示，简化透镜对天线远场辐射性能影响较小，可以对透镜进行一定程度的简化。采用介质打孔单元块实现介电常数的不均匀分布，利用S参数反演理论获得其准确电性能参数，并以此实现透镜模型；设计宽带贴片单元作为共形相控阵天线的辐射单元，以提高其可实现性；设计一分八功分移相网络，查看其真实扫描性能。加工实物，并进行测试，对比其性能，测试结果和仿真结果有很好的吻合。本文研究表明所设

6、计QCTO透镜可以使得共形相控阵辐射和低副瓣直线阵比拟的方向图，说明采用QCTO理论所设计透镜能够实现对共形曲面上阵列的电磁波调控，并且可以延伸到任意曲面上的阵列天线，为电磁场、天线等领域的研究提供更加广泛的设计思路与方式，催生更多更有创新的研究成果。关键词：QCTO，相控阵，共形阵，超材料IABSTRACTABSTRACTTransformopticstheoryandmetamaterialsprovideanextremelyconvenientmethodforthearbitrarycontrolm

7、ethodofelectromagneticwaves.Withthedevelopmentinrecentyears,ithasbecomearesearchhotspotintheopticsandelectromagnetismdomain.Atthesametime,ithasalsospawnedvariousformsofapplications,providingscholarsinthefieldsofopticsandelectromagneticfieldswithnewdesignide

8、asandresearchdirections.Sincethemetamaterialproducesmagneticpropertieswhilegeneratingelectricalproperties,thetransformopticshavelimitationsofhighlossandnarrowbandwidthwhenregulatingelectromagneticwaves