1. 研究目的与意义（文献综述）

本文的目的在于设计出一个频率和方向图可重构的基于基片集成波导的超材料漏波天线。对于利用基片集成波导技术的漏波天线，目前虽然已经提出很多种结构类型，但没有实现可调的功能。本文利用可重构超材料结构中色散曲线的控制特性来实现1）控制固定频率点处天线辐射方向图的辐射方向，即实现方向图可重构；2）控制漏波天线中随频率扫描方向图的工作频段，即实现频率可重构。这种可重构天线一个天线等同于多个传统天线的简单叠加，多个天线共用一个物理口径，能够减轻减轻平台上所负载的天线重量、降低搭建天线的成本、减小平台的雷达散射截面，也能够减少由于天线过多带来的电磁干扰。

典型的漏波天线包括基于封闭式结构（机械强度高、损耗低但体积大、相对笨重，加工要求高、很难与平面电路集成）、基于平面（微带、共面波导、槽线）波导结构（低轮廓、重量轻、加工成本低、易与平面电路集成但存在表面波模式或寄生模式等且在高频段损耗大、效率低）、基片集成波导技术（低损耗、低成本、易加工、易与其他平面电路集成、适应高频工作的需求）、基于复合左右手结构。

在辐射特性方面，传统的漏波天线存在一些不足，例如均匀结构漏波天线只能将能量福射到前向四分之一区域而通过在均匀慢波结构上引入周期性扰动形成的周期性漏波天线可以产生后向空间谐波福射，但却很难实现侧边的福射。这些不足在一定程度上限制了漏波天线的发展。新型人工电磁超材料的漏波天线，可以扩大漏波天线的扫描角度范围，实现侧边福射，从而拓展漏波天线的应用范围。同时，也为漏波天线的小型化提供了新的可能，为漏波天线技术带来了新的发展空间。

在文献【1-5】中，各种基于复合左右手超材料的一维漏波天线被开发出来，这些漏波天线均实现了很好的波束随频率扫描特性。这种漏波天线利用了在平衡状态下的复合左右手传输线结构的相位传播常数从负到正连续变化的特性，实现了传统的右手传输线所不易实现的天线主瓣从反向到正向的连续频率扫频，并且在宽面上实现有效的辐射。。在文献【6-8】中，研究们利用复合左右传输线结构开发出了二维的漏波天线，这种漏波天线可以实现在两个正交平面内进行波束随频率的连续扫描。在文献【9-12】中，学者们提出了在介质集成波导实现复合左右手漏波天线的设计方法，包括单边辐射结构，双边辐射结构，半模辐射结构、折叠式结构等，这些漏波天线均实现了很好的波束从负向到正向全向连续频率扫描特性。在文献【13】中，提出了基于基片集成波导的新型双层漏波天线阵，对辐射效率进行改进。在文献【14】中，提出了基于介质集成波导的超材料纺织天线，其介质是采用羊毛毡等非导电性材料，可穿戴的纺织天线被用于无线体域网，应用到紧急救助服务、健康监测和体能训练等。文献【15】提出了一种带有波纹状铁氧体的h-导波的毫米波漏波天线。可以扫描不断通过改变直流磁场来改变强烈依赖直流磁场的主波束方向、最大扫描角和波束宽度。文献【16】中提出了基于超材料的用电子控制的传输线结构，作为带有可调辐射角和波瓣宽度的新型漏波天线，其结构式是复合左右手微带线结构，并用变容二极管实现可调。可以看出，复合左右手超材料结构正在由概念和理论阶段走向实用化，并且朝着可调结构、电磁隐身结构、3维结构、微型纳米量级等方向快速发展。

2. 研究的基本内容与方案

（1）研究内容

1）从基于介质集成波导的超材料理论研究入手，对现有基于介质集成波导的超材料结构进行深入的理论分析；

2）开展对超材料结构单元的可重构理论进行深入研究，研究可重构结构设计方法，研究其色散控制理论，可重构的传输理论等；

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础，确定方案，完成开题工作；

第4-9周：研究典型超材料结构及其微波功能特性相关漏波天线原理，开展天线设计及加工技术研究；

第10-13周：开展天线的设计和仿真，得到仿真结果，分析性能，开展加工与测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] l. liu, c. caloz, t. itoh. dominant mode leaky-wave antenna with backfire-to-endfire scanning capability. electronics letters. 2002, 38(23): 1414-1416.

[2] s. lim, c. caloz, t. itoh. metamaterial-based electronically controlled transmission-line structure as a novel leaky-wave antenna with tunable radiation angle and beamwidth. ieee trans. microw. theory tech.2005, 53(1): 161-173.

[3] m. r. hashemi, t. itoh. novel composite right/left-handed leaky-wave antennas. european conference on antennas and propagation. 2009: 606-610.