傳輸式超材料對(duì)電磁波的調(diào)控研究.pdf

1、超材料是由周期或非周期排布的單元結(jié)構(gòu)組成的人工復(fù)合材料，其具有奇異的電磁特性，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波幅度、相位等參量的靈活調(diào)控。超材料為微波器件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了新思路，基于超材料的電磁器件在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，超材料透鏡和超表面是超材料的兩種典型形式。本文主要研究了超材料透鏡和超表面對(duì)電磁波的調(diào)控及其應(yīng)用，主要內(nèi)容如下:
　　提出了一種對(duì)透鏡口面場(chǎng)電磁波幅度和相位分布調(diào)控的方法，通過(guò)優(yōu)化透鏡的折射率分布和饋源的輻射方向圖，實(shí)現(xiàn)

2、對(duì)寬帶超材料透鏡口面場(chǎng)相位和幅度分布的同時(shí)調(diào)控。首先，通過(guò)粒子群算法優(yōu)化折射率分布，實(shí)現(xiàn)透鏡口面場(chǎng)均勻的相位分布;其次，通過(guò)優(yōu)化饋源的輻射方向圖，實(shí)現(xiàn)透鏡口面場(chǎng)特定的幅度分布。
　　設(shè)計(jì)了一種三層超薄高傳輸效率單元，并據(jù)此設(shè)計(jì)了一種基于超薄傳輸式超表面的螺旋相位板天線，單元的總體厚度為λ0/20，其中λ0為中心頻點(diǎn)(10GHz)對(duì)應(yīng)的自由空間中的波長(zhǎng)。通過(guò)控制多層單元結(jié)構(gòu)四個(gè)諧振器之間的耦合，實(shí)現(xiàn)360°傳輸相移的同時(shí)保持大于0.

3、9的透過(guò)率。仿真和實(shí)測(cè)的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射方向圖和近場(chǎng)相位分布表明設(shè)計(jì)的螺旋相位板天線能夠產(chǎn)生軌道角動(dòng)量波束。
　　設(shè)計(jì)了基于傳輸式編碼超表面的雙模式軌道角動(dòng)量天線。利用編碼超表面原理，在不同的編碼序列排布下，編碼超表面具有不同的電磁響應(yīng)。編碼序列為M1的編碼超表面產(chǎn)生一個(gè)l=1模式的軌道角動(dòng)量波束，而編碼序列為M2的編碼超表面產(chǎn)生一個(gè)l=-1模式的軌道角動(dòng)量波束。采用全息的思想對(duì)編碼序列M1、M2進(jìn)行混合疊加，疊加出最終的編碼序列M。編碼