面向天线散射辐射特性调控的主动式电磁结构基础研究

论文摘要

等离子体因可重构性能优越,在电磁领域日益受到研究者的重视。然而,由于电磁波在等离子体中透入深度大,等离子体的透射率总是在一个较高的水平。较高的透射率,在某种程度上,意味着对电磁波“透明”。而等离子体在电磁领域的大部分应用中,高的透射率都产生负面的影响。人工方法制造等离子体状态当前普遍存在功耗高、控制难的问题,在微波波段,等离子体中自由电子密度、范围、分布特性很难同时满足对电磁波截止尺度的理论要求。围绕解决这一问题,本文提出了在等离子体光子晶体引入频选表面周期性结构,降低电磁系统对微波截止特性等效透入深度的需求,同时保留等离子光子晶体的主动可调性。我们针对周期性复合电磁结构传输特性的调控,设计了等离子体周期性结构及其阵列单元,以及频率选择表面的周期性单元。并通过实验表征了周期性复合电磁结构对电磁波传输的影响,在不同频率下,出现了谐振增强、宽频吸收、弥散化等现象。验证了将等离子体光子晶体与频率选择表面结合可以一定程度上解决等离子体透射率过高的问题。本文还提出了通过多路高压电源输出相位对气体放电进行控制,建立多路联动激励气体放电系统,提高等离子体光子晶体与频选表面结合的薄层频选装置的可重构性,增强其谐振可调性。联动激励系统对等离子体可重构性的提升作用在实验中得到了验证。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 背景综述
•   1.2 等离子体透射问题的基本物理描述
•     1.2.1 电磁波与等离子体的色散关系
•     1.2.2 电磁波在等离子体中的透入深度
•   1.3 国内外研究现状与分析
•     1.3.1 国外研究现状
•     1.3.2 国内研究现状
•   1.4 本文的创新点及内容
•     1.4.1 本文的创新点
•     1.4.2 本文的章节安排
• 第二章 周期性复合电磁结构的反射特性研究
•   2.1 周期性复合电磁结构
•     2.1.1 FSS的设计与优化
•     2.1.2 等离子体光子晶体的产生
•     2.1.3 周期性复合电磁结构
•   2.2 反射特性测试环境
•   2.3 实验结果
•     2.3.1 FSS对等离子体光子晶体反射特性的影响
•     2.3.2 金属栅条对周期性复合电磁结构反射特性的影响
•   2.4 讨论
•     2.4.1 对于谐振增强现象的讨论
•     2.4.2 对于谐振减弱和宽频下降现象的讨论
•   2.5 小结
• 第三章 周期性复合电磁结构的对喇叭天线传输特性的影响
•   3.1 周期性复合电磁结构对喇叭天线辐射特性的影响
•     3.1.1 测试环境
•     3.1.2 误差分析
•     3.1.3 实验结果
•     3.1.4 讨论
•   3.2 周期性复合电磁结构对喇叭天线反射特性的影响
•   3.3 小结
• 第四章 可重构放电等离子体联动激励系统研究
•   4.1 联动激励电源
•     4.1.1 联动激励原理
•     4.1.2 联动激励的调试
•     4.1.3 联动激励的气体放电实验
•   4.2 朗缪尔单探针自动化诊断系统
•     4.2.1 Langmuir探针电路
•     4.2.2 Langmuir探针软件
•   4.3 小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 攻读硕士学位期间参与的项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱雪峰

导师: 侯中宇

关键词: 等离子体光子晶体,频率选择表面,微波传输,可重构等离子体

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,物理学,无线电电子学,电信技术

单位: 上海交通大学

分类号: TN820;O53;O441.4

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.000844

总页数: 85

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