全息天线辐射特性的研究

摘要

本文介绍了全息天线在国内外的研究现状和发展趋势，对全息天线不同构建形式进行了分析，通过对全息天线的辐射特性和频扫特性的研究，选取了几种典型的全息结构进行深入分析。利用Ansys HFSS软件构建基本全息天线结构，对全息天线进行小型化分析，研究全息天线结构的有效辐射面积和辐射特性。通过设计不同基板张角的全息天线，仿真并优化天线从而选取最佳全息结构，该结构有效地减小了天线尺寸并提高了天线增益。首先针对全息天线有关单向辐射特性的问题，根据相位补偿原理及全息天线的理论，分析了几种全息天线，讨论了影响天线单向辐射的因素；然后通过对不同介质厚度全息天线的仿真分析，提出合理的优化方法；基于上述全息天线的研究，设计了一种单向辐射的双层全息天线，根据全息天线辐射方向的不同，该全息天线上下介质基板的厚度进行相应调整，采用这种方法，能够使全息天线实现向任意一个方向上的单向辐射，并有效地扩大全息天线的频扫角度范围，从而提高全息天线的频扫特性和辐射特性。
　　本研究主要内容包括：⑴全息天线理论进行深入研究，采用两个不同辐射方向的全息天线，分析全息天线的有效辐射面积及辐射特性，在完整全息结构上截取不同张角的基板，仿真得到最佳辐射效率对应的全息基板张角，实现全息天线小型化。小型化的全息天线能够使目标天线在主辐射方向上增益增加，副瓣降低。⑵为了改善全息天线的辐射特性，利用漏波天线辐射原理，分析研究全息天线有效辐射面积与全息天线辐射特性的关系，提出合理的优化方案。为不失一般性，对两副具有不同辐射方向的全息天线进行仿真设计，改善全息天线的辐射特性。⑶针对全息天线单向辐射特性和频率扫描特性的问题，采用两种不同辐射方向的双层全息天线，通过改变上下介质厚度，有效改善全息天线的单向辐射特性，扩大全息天线频扫角度的范围。通过在不同厚度的上下两层介质基板上覆盖相互错位的全息结构，实现其中一个波束指向的旋转，在另一波束指向上实现两波束的有效叠加，提高天线的增益。通过改变该天线的工作频率，可实现天线主波束在一定范围内的波束扫描。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2全息天线的国内外研究现状

1.3本文主要工作及论文安排

第二章 全息天线的基本理论及设计方法

2.1光学全息的基本原理

2.2全息天线的基本原理

2.3全息天线的设计方法

第三章 全息天线小型化的设计与研究

3.1全息天线小型化实现方案

3.2全息天线小型化的设计

3.3本章小结

第四章 双层全息天线的设计与研究

4.1 双层全息天线的实现方案

4.2具有单向辐射特性的双层全息天线仿真

4.3双层全息天线频扫特性的研究

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1研究总结

5.2研究展望

参考文献

致谢

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