论文结合科研项目进行选题研究。主要研究内容为三个部分,第一部分为近场聚焦与综合技术研究,首次提出了一种磁场聚焦技术和工作于近场的亚波长环阵列；第二部分为宽带非色散反射相位调节器：在人工磁导体(AMC, Artificial Magnetic Conductor)中进行non-Foster电路加载,解决了传统无源AMC所存在的带宽窄和强色散特性问题；第三部分为宽频带大口径CTS (Continuous Transverse Antenna)天线研究,仿真设计了宽频带大口径平面波馈电,解决了宽频带大口径CTS天线的设计问题。文中科研工作的具体内容可概述为：1.近场聚焦与综合技术研究(1)首次提出了磁窗的设计与实验验证方法针对于磁场的近场聚焦问题,文中首次提出了一种磁窗的设计与实验验证,这种磁窗可以将与之垂直照射的磁场聚焦成256个可编程的磁场点。在文中,我们首先提出了一种适应于近场聚焦的理论,并由该理论推导出适用于磁场聚焦的设计方法。随后,加工并且测试了一个16层、总厚度为2.1mm的磁窗,其总共包含8层聚焦单元,每一层有32个开口环和优化的导波线作为聚焦之用。基于NI (National Instruments)公司推出的Labview软件,设计了相应的近场测试系统,测试结果与仿真结果相互吻合,并且,通过测试磁窗在时域的响应表明了可以工作于脉冲激励下。该磁窗能够将磁场可编程地聚焦于点状,可以被应用于生物医疗、近场成像、数据存储和电磁继电器研究等领域。(2)近场区域的亚波长电小环阵列的综合与实现方法不同于在天线远场区,电场和磁场在辐射体的近场区域有着更复杂的关系,借用超增益电小天线阵的概念,我们首次提出了一种适用于近场电场或磁场分布综合的理论及其实验验证方法,通过该理论可以控制凋零磁场的分布,从而在近场区域得到一个精确可控的电场分布图。文中提出了一个二维近场分布综合理论,基于全波电磁仿真的结果表明所提出的方法可以得到聚焦的极化可控的电场分布,随后,对其实现方法也进行了讨论。根据所提出的理论,设计了一个48单元三层结构的亚波长电小环阵列。采用NI公司的Labview软件编程实现48路可调信号源,同时在前面设计的近场聚焦测试系统的基础上,改进出适用于此结构的测试系统,测试结果与仿真和分析结果的高度一致表明了所提出理论的正确性。该近场综合理论可以应用于类似的近场综合问题,并且所设计的亚波长电小环阵列可以被应用于神经激励或者非接触充电系统中。2.宽带非色散反射相位调节器基于负电容和负电感同时加载的人工磁导体(AMC, Artifical Magnetic Conductor),我们提出了一种宽带无色散反射相位调节器。其中负电容和负电感通过non-Foster电路实现,AMC结构基于传统高阻抗表面结构实现。首先通过对理想non-Foster电路和传统无源AMC结构进行分析,表明该方法的合理性和系统是稳定可调的,最后,基于高精度、可扩展的测试模型,我们设计了满足要求的non-Foster电路,并且与带有损耗的AMC结构进行了联合仿真。数值分析结果验证了理论分析结果,在450 MHz-600 MHz的频带内,所提出的结构表现出近乎理想的反射相位,反射角度可以进一步通过改变加载的电感值从30 nH到50 nH进行±90°之间的调节。3.宽带大口径CTS天线设计设计了高效率高极化率宽带大口径CTS天线。研究了CTS天线的宽带工作原理和馈电系统,文中对采用pillbox和加脊喇叭天线相结合的馈电方式与采用HalfMaxwell鱼眼透镜馈电方式对于CTS天线辐射方向图的影响进行了比较。最后,基于Ansoft HFSS的仿真结果,采用改进pillbox馈电方式使得所设计的600×600 mm2口径的CTS天线的在3-8.5 GHz的工作频带内都保持了较好的辐射特性,副瓣电平低于12 dB,交叉极化小于51 dB,在整个频带内辐射效率高达51%,所有的指标满足设计要求。