基于超常媒质的电控扫描天线

摘要

近年来，随着卫星通信系统与雷达探测系统的快速发展，电控扫描天线的需求与日俱增。相比于机械扫描天线，电控扫描天线具有方向图扫描速度快、扫描精度高等显著优势。尤其是基于超常媒质的定频扫描天线，由于具有馈电系统简单、低剖面，集成度高等特性，近年来得到人们的广泛关注。
　　为了实现超常媒质定频扫描天线在微波毫米波频率的应用，本论文针对加载液晶材料的超常媒质定频扫描天线进行了深入研究。首先，本文从液晶材料传统光频段可控特性出发，对在微波段展现的电磁特性进行建模，参数提取和仿真实验。采用分块法在数值仿真中逼近液晶材料的真实微波特性进行表征。第二，结合上述特性的讨论，提出了一种基于液晶材料的电控机构的扫描电控天线设计的新方法。该方法可以方便地对天线的辐射参量进行调控，电控机构简单易于设计加工，据此方法得到的天线能够在Ku波段的定点上具有64度的扫描角度，扫描平均增益7.6dB，副瓣电平-6dB。最后，本文提出一种适用于辐射参量与阻抗参量协同调整与优化的电控机构设计方法，能够同时实现良好的辐射特性与阻抗特性。通过双调谐法设计的天线在 Ku波段上能够定点扫描50度，扫描平均增益10.3dB，副瓣电平-13.5dB。
　　本文对于液晶材料在微波段性质的分析以及应用方法对设计基于液晶材料的微波及毫米波器件具有指导意义；文中提出的两种设计方法不仅适用于漏波天线的设计，也可以应用于各类基于传输线理论和超常媒质理论的液晶微波器件设计中；根据两种方法设计的天线在辐射角度、增益和副瓣电平水平上符合雷达及卫星通信系统的需求，可以作为这类系统中良好的技术储备。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第2章 漏波天线基本原理与液晶材料的电控特性

2.1引言

2.2漏波天线基本原理

2.3液晶材料的电磁特性

2.4本章小结

第3章 单调谐超常媒质漏波天线研究

3.1引言

3.2超常媒质单元设计

3.3超常媒质频率扫描漏波天线设计

3.4单调谐超常媒质漏波天线设计

3.5单调谐超常媒质漏波天线的数值仿真

3.6本章小结

第4章 双调谐超常媒质漏波天线研究

4.1引言

4.2双调谐法的基本原理

4.3双调谐超常媒质漏波天线设计

4.4双调谐超常媒质漏波天线的数值仿真

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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