金属栅网的亚毫米波散射特性研究

论文题目: 金属栅网的亚毫米波散射特性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 测试计量技术及仪器

作者: 刘云飞

导师: 于盛林,史生才

关键词: 金属栅网,高斯波束,极化器,散射,反射,透射系数,亚毫米波

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在毫米波和亚毫米波准光学系统中(例如,傅里叶变换谱仪),金属栅网是重要部件之一,主要用于极化选择及波束分离。通常用理想传输模型及微波传输线模型分析金属栅网的传输特性,但这些模型忽略了金属栅网对电磁波的衍射作用。在紧凑傅里叶变换谱仪中,部件尺寸小,部件间距近,必须考虑部件对电磁波的衍射影响。本文研究紧凑傅里叶变换谱仪中金属栅网的散射特性,有关这方面的研究,国内外研究还较少,且只涉及平面电磁波通过金属栅网的散射特性研究。在亚毫米波准光学系统中,实际传输的电磁波是高斯波。文中应用电磁散射理论重点分析亚毫米高斯波通过金属栅网的散射特性,通过数值计算、仿真及实验测量分析金属栅网的近场散射特性。首先研究了基模高斯波束入射单个圆柱导体的二维散射特性。应用平面波谱技术将高斯波束展开成平面波序列,然后利用叠加原理及圆柱导体的边界条件推导了基模高斯波束入射单个圆柱导体的二维散射场公式,应用约化矩阵描述了平面波入射单个圆柱导体的三维散射特性。讨论了金属栅网的微波传输线模型。应用坐标平移、弗洛盖定理及加法定理,推导了平面波入射金属栅网的二维散射场公式,计算了金属栅网在零阶衍射情况下的反射功率系数,并与微波传输线等效模型的计算结果进行了比较,结果一致,应用约化矩阵描述了平面波入射金属栅网的三维散射特性。应用平面波谱技术将单色电磁波展开成连续平面波序列,由平面波入射金属栅网的散射公式推导了单色电磁波通过金属栅网的散射场一般公式,并应用坡印亭定理推导其散射功率的一般表达形式。研究了基模高斯波束入射金属栅网的二维散射特性。应用平面波谱技术直接推导了基模高斯波束入射金属栅网的散射场公式,以及反射功率与透射功率系数,并与平面波入射情况进行了比较分析。研究了基模高斯波束入射金属栅网的近场反射特性与透射特性,以及消逝波束对它们的影响,并与平面波入射情况进行了比较分析。利用一个 500GHz 频段锁相固态振荡源,设计了相应的实验装置,实测了输出高斯波束通过一个金属栅网的功率分布,并与理论计算结果进行了比

论文目录:

第一章绪论

1.1 研究背景和选题依据

1.2 主要研究内容

第二章圆柱导体的电磁散射特性

2.1 圆柱导体的二维散射特性

2.1.1 平面波入射

2.1.2 高斯波入射

2.2 圆柱导体的三维散射特性

2.3 本章小结

第三章平面波入射金属栅网的散射特性分析

3.1 金属栅网的传输线模型

3.1.1 金属栅网的等效电路

3.1.2 极化态与矩阵算法

3.2 金属栅网的二维电磁散射特性

3.2.1 散射场公式

3.2.2 格子求和及L 矩阵

3.3 金属栅网的三维电磁散射特性

3.4 本章小结

第四章单色电磁波入射金属栅网的散射特性分析

4.1 单色电磁场分布的本征波函数展开

4.1.1 矩坐标系中电磁场平面波展开

4.1.2 圆柱标系中电磁场分布的本征波函数展开

4.2 单色电磁波通过金属栅网的反射功率及透射功率

4.2.1 电磁波入射功率

4.2.2 反射功率分量

4.2.2 透射功率分量

4.3 本章小结

第五章高斯波入射金属栅网的散射特性分析

5.1 高斯波束分解

5.2 高斯波束通过金属栅网的散射特性分析

5.2.1 多传播模式情形

5.2.2 单传播模式情形

5.3 消逝谐波对金属栅网近场散射特性的影响

5.3.1 多传播模式下消逝谐波的影响

5.3.2 单传播模式下消逝谐波的影响

5.3.3 入射波长及金属栅网结构参数对消逝谐波的影响

5.4 高斯波束通过金属栅网的散射功率

5.4.1 高斯波束通过金属栅网的散射功率系数

5.4.2 高斯波束通过金属栅网的散射功率分布

5.5 本章小结

第六章高斯波束通过金属栅网的功率分布实验测量

6.1 测试方法和系统

6.2 测试结果

6.3 本章小结

第七章总结与展望

7.1 本文工作总结

7.2 本文主要贡献与创新点

7.3 后续研究工作展望

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

参考文献

发布时间: 2005-07-08

金属栅网的亚毫米波散射特性研究

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