宽角入射频率选择表面极化转换器分析

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3、电视广播等方面得到了非常广泛的应用。现在很多天线都是工作在线极化形式下，怎样实现从线极化波到圆极化波的转换，成为了研究的热点。频率选择表面(FrequencySelectiveSurface,FSS)是通信系统中的重要器件，近年来，在多个领域显示出其独特的特性并得到广泛应用，如雷达散射截面(RadarCrossSection，RCS)，覆层高增益天线、调控天线波束宽度、基于频率选择表面的吸波材料和极化转换器等。本论文对圆极化器的基本原理和频率选择表面的基本理论进行了详细的分析和讨论，在此基础上，设计了一种由两个一端开口的圆环缝隙结构相互

4、垂直嵌套组成的频率选择表面极化转换器基本单元结构，可实现线极化到左旋圆极化、右旋圆极化的转换，并通过AnsoftHFSS仿真软件对其进行了仿真分析，对频率选择表面极化转换器单元的尺寸对入射波的传输特性的影响进行了分析，在此基础上，设计了双层单元作为极化转换器的单元结构，最后设计分析了单元数分别为77和1515的极化转换器，并对它们的斜入射情况进行了分析。本论文主要工作如下：首先，介绍了圆极化器的研究背景及意义，包括圆极化波的优势及其应用范围；阐述了频率选择表面的分析方法和工程应用；对圆极化器的发展历程进行了描述，包括各种极化转换器的

5、优缺点，确定了以频率选择表面为基本单元来设计极化转换器的思路。其次，论述了圆极化波的基本理论知识，包括圆极化波的特性和几种常见的产生方法，并推导了圆极化波的主要参数；详细描述了频率选择表面基本概念、影响其工作特性的因素、分类方法、工程应用，并对特定多层频率选择表面的综合方法进行了介绍。再次，详细介绍了极化转换器的工作原理，采用一种由两个一端开口的圆环缝隙结构相互垂直嵌套组成的频率选择表面极化转换器基本单元，并利用AnsoftHFSS仿真软件分析了开口圆环缝隙结构的极化选择特性，和极化转换器单双层单元各个尺寸对极化转换效率的影响，设计出符

6、合要求的极化转换器双层单元。最后，阐述了馈源部分即喇叭天线的工作原理和主要性能参数，并对其进行仿真优化；在前文的基础上，对圆极化器进行了整体设计，定义了极化转换器中的最大入射角度，并验证了它的正确性，这对以后的宽角入射极化转换器的设计有着很重要的意义；在文章的最后，设计了单元数为1515的极化转换器，并对其斜入射时的情况I万方数据西安电子科技大学硕士学位论文进行了研究，其斜入射角度能够达到60°。关键词：极化转换器，频率选择表面，宽角入射，开口谐振环，毫米波，喇叭天线II万方数据ABSTRACTABSTRACTRecently,alo

7、ngwiththerapiddevelopmentofcommunicationtechnologies,singlepolarizationforelectromagneticwavescan’tsatisfythecommunicationrequirementsnowadays.Bythistime,circularpolarizedelectromagneticwavehasadvantagesinfieldssuchasspacecommunications,radar,telemetry,electronicwarfarea

8、ndtelevisionbroadcasts.Nowadays,Manyantennasareoperatedinlinearpolarizationform,soitisahotresearchtofig