基于變換光學的天線設計.pdf

1、基于麥克斯韋方程組在坐標變換下的形式不變性所建立起來的變換光學理論為電磁波的有效調(diào)控提供了新的思路，成為了近幾年來電磁界研究的熱點之一。變換光學的獨特魅力在于其借助坐標變換的方法對特定區(qū)域的材料參數(shù)分布進行合理設計，從而使得電磁波經(jīng)過該區(qū)域時，傳播的方向可以按照設計好的路線行進。然而由變換光學所推算出的參數(shù)大多是三維、非均勻變化且各向異性的，這些材料在自然界中很難或幾乎不可能獲得。得益于超材料的快速發(fā)展，為變換光學由理論變成了現(xiàn)實提供了

2、物質(zhì)基礎(chǔ)，兩者的結(jié)合極大的推動了電磁學的發(fā)展。然而，當我們把變換理論引入到天線設計中去時，卻遺憾地發(fā)現(xiàn)很難找到理想的坐標變換的數(shù)學模型。逆變換光學理論的提出為我們提供了新的設計思路，本文的研究正是基于此開展的。主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:
　　1、利用逆變換光學理論，通過對透鏡表面的電流和磁流的分布進行規(guī)劃，提出了一種輻射方向可調(diào)控的天線透鏡，對其理論推導進行了詳細的分析，對影響透鏡性能的參數(shù)做了深入的探討，尤其是透鏡的厚度，對其進

3、行了仿真和分析，此外還對透鏡的相位調(diào)控和幅值調(diào)控進行了對比研究，最后設計了一個輻射方向可調(diào)的表面。
　　2、作為上述研究的延續(xù)，我們設計了一個可實現(xiàn)傳播波到表面波轉(zhuǎn)換的表面，對影響其性能的參數(shù)進行了深入分析，借助準共形變換原理，有效地減小了變換媒質(zhì)的各向異性，通過離散，近似和打孔最終實現(xiàn)了純電介質(zhì)的轉(zhuǎn)換表面，有效地提高了工作帶寬。為微波采集和能量回收天線的設計提供了新的思路。
　　3、基于變換光學設計的傳播波到表面波的轉(zhuǎn)換，