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《合肥工业大学》 2017年
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基于液晶的太赫兹反射式移相器研究

葛忆  
【摘要】:液晶具有双折射特性,通过外加电场或磁场,可使液晶的双折射率发生变化。液晶在太赫兹波段仍具有相当的介电各向异性,使其在太赫兹领域有着广泛的应用前景。基于液晶的滤波器、移相器、反射阵列天线等液晶电控调制器件成为研究热点之一。液晶反射阵列天线具有增益高、方向性强、体积小、质量轻、可实现天线波束的电控连续扫描的优点。本文主要围绕液晶在太赫兹波段的介电常数测试和基于液晶材料的反射阵列移相单元设计展开研究。本文采用超材料吸收体结构对液晶介电常数进行测试,利用仿真计算与实验结果比对的方法,测试出S200和E7两种液晶材料在F波段内的介电常数值,各向异性值分别为0.59和0.42,该测试方法为液晶介电常数的测试在更高频段提供了一种可靠手段。针对太赫兹液晶反射阵列移相单元的设计,本文分别设计了单偶极子、双偶极子和三偶极子液晶反射阵列单元,其产生的最大相移分别为260°、390°和416°,并对其反射特性进行了详细的研究。由于偶极子不能完全覆盖单元表面,加电时电场不均匀会造成液晶的不均匀性,从而会对单元的实际相移造成影响。为了分析这一问题,本文通过建立双偶极子液晶反射阵列单元的精确模型提高设计精度,最终在频率范围为330-338GHz时均实现250°以上的相移,在336GHz实现最大移相度285°;而采用液晶的均匀等效介电常数的双偶极子单元,在频率为335-345GHz频段均产生了 360°以上的相移,在342GHz实现最大相移390°。通过对比精确模型情况下,该单元最大相移的频率点发生了变化,两者最大误差为105°,这在相控反射阵列天线的设计中是不可忽略的。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN623;O753.2

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