【《透射式阵列天线的介绍综述》1500字】

透射式阵列天线的介绍综述目录TOC\o"1-3"\h\u27652透射式阵列天线的介绍综述 130481.1透射式阵列天线的产生 199671.2透射式阵列天线的工作原理 21.1透射式阵列天线的产生传统意义上的透射式阵列天线是由介质透镜演变而来的，所谓的介质透镜也就是透镜天线。透镜天线是一种能够通过电磁波，将点源或线源的球面波或柱面波转换为平面波从而获得笔形、扇形或其他形状波束的天线。如今的透镜天线糅合了许多光通信工程技术，因而被广泛的应用于毫米波准光系统和光学，为了实现相位补偿，一般采用改变透镜天线的折射率和介质厚度这两种方式调节波程，从而使得点源或线源发出的球面波或柱面波得以转换为平面波。本设计中采用的平面透射式阵列天线（微带透射式阵列天线）其设计的主要思想是将透镜天线的曲面结构平面化，由于馈源发出的波是以球面或柱面的形式存在，入射波到达各天线单元的距离不同，也即各天线单元的入射波相位不同，又球面或柱面在平面上都为圆形，因此平面透射式阵列天线的阵面由阵列单元周期或近似周期排列构成，通过调节各阵列单元加载的延迟线实现相位补偿以形成同相聚束的透射波。平面透射式阵列天线的概念图如下图1.1。图1.1平面透射式阵列天线的概念图平面印刷技术的不断提高，使得微带透射式阵列天线得以产生，所谓微带就是微带线，微带线是由印刷在介质基片上的单一导体带构成的微波传输线。微带线具有许多优点，跟传统的金属波导相比，微带线的重量更轻、体积更小、可用频带更宽、可靠性高和制造成本低等。微带透射式阵列天线是基于接收-再传输的工作原理设计的，其实现的方式有多种多样，按接收贴片和再传输贴片的连接方式可以将其分为直连式和耦合式。直连式，大多采用的是三层结构，中间使用介质板作为顶层与底层共用的接地板，顶层和底层是朝向不同的微带单元，通过金属过控使用微带线相连，其相位延迟程度由微带连接线的长度决定。耦合式是接地介质板通过缝隙将吸收到的能量耦合到再传输贴片上。直连式、耦合式如下图1.2、图1.3所示。图1.2直连式图1.3耦合式1.2透射式阵列天线的工作原理本设计中的透射式阵列天线是在惠更斯超表面的基础上设计的。基于谢尔库诺夫等效原理，将外平面波激励引起的表面场不连续性视为表面电流和磁表面电流。当满足正交表面电流和磁表面电流之间的平衡条件时，激发惠更斯共振，获得近乎完美的透明性。惠更斯的超表面可以显著提高传输效率，因此它可以有效地控制传输的波前，并在光学涡旋光束、分束、天线辐射、全息和动态波前控制方面有特殊的应用。由于切向电流容易实现（如金属构件总是具有电响应），惠更斯超表面设计的关键是如何实现切向电流。基于经典电磁理论，循环电流可以看作磁偶极子。分裂环谐振器是一种经典的人工磁性元件，广泛用于在各种超材料中产生所需的磁化率（磁响应）。它也可用于诱导惠更斯超表面的磁极化。在我们的设计中，仅应用了两个电偶极子元件，且这两个元件不对称，并未设置单独的磁偶极子组件。循环电流的构成是源于表面电流在两层上沿相反的方向流动，正交的磁电流正是由该电流感应产生。为给操作宽带传输波提供更方便的方法，我们不能将每个独立的磁性元件在一个晶格内堆叠，而是利用感应磁场使磁性元件超晶格化。电流在两个导电元件表面的不对称流动形成了循环电流，该循环电流使得惠更斯元原子中产生了感应磁性。感应磁性的存在使得相关结构体积更小，便于集成，便于于制造，其原因在于结构中对分离磁性元件的需要被感应磁性消除了。惠更斯超表面可以用电表面导纳和磁表面阻抗来表征。和被定义为和，其中和分别是表面上的平均切向电场和磁场。根据等价原理和边界条件，和满足以下等式：其中η是自由空间的波阻抗。一般情况下，和是张量形式的，并且依赖于