磁性材料在天线中的研究与应用

摘要

磁性材料种类繁多，常用于制作微波器件中的移相器、隔离器，也可以作为天线辐射体或是缩减天线 RCS。本文主要讨论旋磁性铁氧体材料，其在外加恒定磁场下，表现出各向异性的特点，磁导率会以张量形式存在。利用这一特殊的性质，研究了其在方向图可重构天线，工作频率可重构天线两个方面的应用。主要内容如下：
　　首先，对铁氧体非辐射波导进行了理论分析。用铁氧体材料替换非辐射介质波导（NRD）中普通介质条带，分析和设计了铁氧体非辐射波导，将其传播模式、场分布特点与传统NRD波导进行比较，讨论了这种波导在纵向和横向两种偏磁方向下的传播特性。为方向图可重构天线的研究打下基础。
　　然后，针对方向图重构，对铁氧体波导漏波天线进行理论分析，设计了两种不同偏磁方向下的方向图可重构波导漏波天线。在波导的金属侧壁开矩形辐射孔，利用波导传播常数与纵向偏磁大小有关的特性，实现天线的方向图重构；另外，利用横向偏磁下的波导传播常数与磁场强度关系，设计了具有金属栅周期结构的铁氧体漏波天线。结合金属栅微波周期结构，通过磁调节空间谐波的辐射方向来改变漏波天线方向图，以一种较为可靠的方式实现了方向图重构功能。实测结果表明该天线具有方向图重构性能。
　　最后，对基于铁氧体基板的平面对称振子天线进行了理论分析，开展了频率重构天线的研究设计。用铁氧体对半波振子进行覆盖，利用外加偏磁变化改变振子等效电长度，在方向图基本不变的条件下，实现了频率可重构。实测结果表明该天线在磁控下具有频率可重构性能。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本文的结构安排

第二章 电磁波在旋磁材料中的传播特性分析

2.1 进动运动

2.2 旋磁铁氧体的磁导率

2.3 无限大铁氧体中电磁波的传播特性

2.4 本章小结

第三章 铁氧体非辐射波导的传输特性

3.1 各向同性非辐射介质波导

3.2 铁氧体非辐射波导

3.3 波导的馈电研究

3.4 本章小结

第四章 铁氧体在方向图可重构天线中的应用

4.1 漏波天线的发展历史和基本原理

4.2 非辐射波导漏波天线

4.3 纵向偏置周期口径漏波天线

4.4 横向偏置周期口径漏波天线

4.5 本章小结

第五章 铁氧体在频率可重构天线中的应用

5.1 平面对称振子简介

5.2 基于印刷对称振子的铁氧体频率可重构天天线设计

5.3 测试结果和分析

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 本文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果