【摘 要】
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光纤具有材质轻便、抗干扰性强、不易串音等优点,在远距离数据传输当中起着重要作用.在这个网络全球化的时代,光纤技术不但满足了人们日常通信的需求,给人们的工作和生活带来了巨大的便利,而且在各种军事领域、商业领域也发挥着关键性的作用.基于此,对光纤通信系统中光纤技术的主要特征和常见的故障问题进行了总结,并结合实际应用,对光技术和设计应用措施开展了分析与探讨.
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光纤具有材质轻便、抗干扰性强、不易串音等优点,在远距离数据传输当中起着重要作用.在这个网络全球化的时代,光纤技术不但满足了人们日常通信的需求,给人们的工作和生活带来了巨大的便利,而且在各种军事领域、商业领域也发挥着关键性的作用.基于此,对光纤通信系统中光纤技术的主要特征和常见的故障问题进行了总结,并结合实际应用,对光技术和设计应用措施开展了分析与探讨.
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将超表面结构作为天线的辐射单元,可以降低天线剖面,拓展其带宽,并改善其辐射性能.特征模分析的方法可以用来揭示超表面天线的小型化机理并提供设计思路.基于此方法,设计了3个小型化的超表面天线,并进行了仿真验证.3个超表面天线的辐射单元尺寸分别减小到0.53λ0×0.51λ0,0.50λ0×0.49λ0和0.35λ0×0.29λ0,与4×4方形贴片单元构成的超表面天线相比,尺寸均缩减了20％以上,实现了超表面天线的小型化.
低副瓣电平能提升天线的抗干扰能力及信号获取能力,而基于超表面技术所设计的透射阵天线具有馈电简单、损耗低、剖面低和无遮挡等应用优势,提出了一种工作于线极化模式下的幅相独立调控超表面,可实现对转极化透射波幅度和相位的独立调控.在此基础上,利用该超表面设计了一款低剖面、低副瓣的透射阵天线.全波仿真分析和实验测试结果吻合,验证了该透射阵天线的良好性能.
提出了一种与太阳能电池板集成的反射阵天线.用太阳能片底部金属层作为反射阵单元的辐射贴片,使得照射在太阳能电池上的光照不受天线遮挡,实现了最大化的光电转化效率.反射阵单元尺寸为0.4λ0×0.4λ0.单元相移范围达到543°.用该单元组成了单元数为15×15的反射阵列天线,阵面口径大小为690 mm×690 mm (6λ0×6λ0).采用标准增益喇叭天线作为反射阵馈源.仿真结果表明,在2.6 GHz反射阵的增益达到22.5 dBi,口径效率为39.5％.
对二氧化钒(VO2)薄膜的相变调控特性及方法进行了理论分析和实验探索.采用电激励方式研究了不同电极对相变程度的影响,发现电极尺寸和形状与绝缘状态下电阻的变化密切相关,从而影响相变程度.此外,相变程度也受不同调控方式的影响,可以用焦耳热原理解释.进一步将VO2薄膜与超表面结构相结合,设计实现了大范围频率可重构的超表面天线.相比传统开关,VO2薄膜在毫米波频段具有隔离度高、损耗低的优势,可为进一步研制高性能可调器件和天线提供重要的技术指导.
针对大多数天线无法实现轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的任意生成和切换的问题,设计并分析了一种基于1-bit可编程超表面,探讨了其在涡旋电磁波的模态可重构方面的应用.基于1-bit相位量化原理,设计了一款极性转化单元,实现入射x极化波反射y极化波.理论分析了涡旋电磁波的辐射及可重构模态性能,并对设计的可编程超表面进行仿真验证.由15×15个单元组成的1-bit反射可编程超表面在11.5～13.5 GHz (16.0％)工作带宽内生成了携带模态l为0,±1,±2的涡旋电
提出了一种基于渐变折射率调制超表面的紧凑、宽带化、高定向性端射天线.该天线采用阶梯微带线-槽线结构作为馈线、准八木天线作为馈源、所设计渐变折射率超表面作为寄生结构,既可实现天线带宽拓展,又具有增益提升效果.仿真结果表明,天线可以在紧凑化尺寸情况下(尺寸为0.644λ0×0.729λ0×0.017λ0,λ0为中心频点所对应的自由空间波长),实现3.66～9.13 GHz频带内的良好阻抗匹配,相对带宽为85.5％,同时,在宽频带范围内,天线的增益浮动在4.78～8.81 dBi,且具有良好稳定的辐射特性.所提
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