一种分析异向介质中导线阵列宏观效应的新方法

本文根据异向介质中细导线阵列的电磁效应,利用均匀介质与均匀传输线的等效关系,建立起电磁波在导线阵列中传播时的等效电路,以此为依据从宏观上推导出异向介质中非均匀导线阵列的有效介电常数模型,在呈现出非常清晰的物理图景的同时,为人们从宏观物理学的角度理解导线阵列的等效负介电常数效应、从实质上揭示异向介质的构成理论向前跨进了一步.数值仿真结果表明,该模型具有足够的精度.本文所得到的结论对理解异向介质的构成提供了更加清晰的描述方法,为异向介质在微波电路领域的应用提供了一套分析方法.     

异向介质板应用于吸波隐身的FDTD方法分析

由异向介质的本构关系出发,给出了描述异向介质场与流的微分方程组,将其离散得到用于FDTD计算的一维递推表达式。最后,计算了异向介质板的反射系数。计算表明:由于模拟的异向介质是匹配介质,其吸波性能要明显的优于等离子体的,适当选取异向介质参数,可以使异向介质板有效地减小目标的雷达回波。     

内嵌异向介质平板透镜型喇叭天线特性研究

根据异向介质零折射特性,设计出一种平板结构的异向介质,由该异向介质构成了一种新型的透镜喇叭天线.利用CST Microwave Studio仿真软件优化设计出异向介质结构,并通过棱镜折射仿真实验验证了其零折射特性,然后将此结构嵌入到矩形喇叭天线口面上,对该天线的端口反射系数、辐射电场分布和增益等电磁特性进行了研究.研究结果表明:在16.10～17.20 GHz频段,异向介质透镜喇叭天线增益超过20 dB,比相同尺寸的未加异向介质常规喇叭天线提高2 dB以上,其口面利用系数可达0.60,定向性可与相同口径的最优喇叭相比,而纵向尺寸只有相同口径最优喇叭的56%,从而实现了喇叭天线小型化的目的.     

新型Ω结构异向介质设计及实验

本文采用Microwave Studio计算了基于Ω结构异向介质的结构参数对介质异向特性的影响,得到了最优结构尺寸的基于Ω结构异向介质。功率透射和棱镜折射实验结果表明,这种异向介质具有明显的异向特性,且损耗低、带宽较宽。例如,每单元厚度插入损耗小于0.25dB,有效带宽1GHz,是一种极具应用潜力的异向介质。     

基于异向介质材料的高增益贴片天线设计

提出了一种基于异向介质材料覆层来提高矩形贴片天线增益的新方法.利用数值计算方法对基于异向介质材料的矩形贴片天线的电磁特性进行了研究,并与传统矩形贴片天线进行了比较.计算结果表明,应用这种异向介质结构覆层可以实现能量汇聚,有效地提高了天线增益.     

新型异向介质及其在滤波器中的应用

提出了一种结构简单、损耗小、阻带宽的新型异向介质单元.在对该异向介质单元进行等效电路分析的基础上,研究了其结构参数对电磁波传输的影响,并利用S-参数提取法对其等效磁导率和介电常数进行了提取,揭示了该异向介质单元的带阻工作原理并进一步验证了其等效电路和分析的合理性.采用该异向介质单元设计出的截止频率为9.6 GHz的波导...     

双阻带单负介质在带通滤波器中的应用

提出一种具有双阻带特性的单负介质并据此设计出小型化高性能的带通滤波器。首先对该单负介质单元进行等效电路分析并利用散射矩阵进行等效磁导率的提取,揭示了该异向介质单元的带阻工作原理和验证了其等效电路分析的合理性;然后在此基础上研究介质单元的结构参数对其传输性能的影响,据此设计出中心频率为10 GHz的带通滤波器具有非常紧凑的尺寸(25 mm×22.86 mm×10.16 mm)以及具有小于0.16 dB的通带损耗和良好的阻带抑制性能,这是常规介质滤波器所无法比拟的。     

宽频太赫兹异向介质吸收器研究

利用异向介质吸收器的传输线模型及CST仿真软件对其太赫兹波段的宽频吸收特性进行了研究。结果表明：异向介质吸收器对太赫兹电磁波的吸收主要来源于开口环共振单元(SRR)的LC共振。提出了两种使异向介质吸收器获得宽频太赫兹吸收的方法：一是增加LC共振中的等效电阻R,能有效扩展吸收带宽到100GHz以上;二是通过优化具有双吸收...     

基于Floquet模式的异向介质参数提取方法

基于TEM波作用下SRR(开口谐振环)异向介质的解析分析,确立了3种摆向下SRR结构的负参数谐振响应。将Smith的异向介质参数提取方法推广至Floquet模式下,并比较了两种方法的S参数。逐一分析了不同摆向下异向介质的负效应,证明了解析分析的正确性。与传统方法相比,基于Floquet模式的参数提取有效地减少了S参数的计算时间,更有利于分析异向介质的双各向异性。     

微小小型化固态介质谐振器振荡器的发展

介绍了近年来微波小型化固态介质谐振器振荡器研究方面的新成就。重点介绍了介质材料ＤＲＯ的频率调谐特性、相位噪声性能的优化、ＤＲＯ的拓展设计以及焊封和可靠性。     

基于左手材料提高微带天线方向性的研究

左手材料是介电常数和磁导率全为负值的新型人工合成电磁材料,在其中传播电磁波的群速度与相速度方向相反。利用左手材料的平板透镜聚焦特性,可以改善天线的辐射性能,提高天线的方向性。在此利用左手材料这一特性设计出基于左手材料的微带天线。研究结果显示,加载左手材料以后的微带天线半功率束宽减小29°。验证了左手材料能够提高天线方向性这一特性。     

左手材料的色散和等倾干涉

研究了左手材料棱镜的色散特性和左手材料平行平板的等倾干涉特性。对于左手材料棱镜而言,其色散时出射光偏离原来的传播方向与右手材料棱镜的色散规律恰好相反,且对于同一种单色光而言,当入射角相同时,左手材料棱镜的色散偏向角大于右手材料棱镜的色散偏向角。在研究左手材料平行平板的等倾干涉特性时,推导了反射光和透射光焦平面上的光强分布公式,分析了等倾干涉条纹的级数与亮、暗条纹的关系,讨论了光程差的影响因素及影响规律,推导了存在半波损失情况下的等倾圆环的亮环半径公式和暗环宽度公式。研究发现:对于左手材料平行平板的等倾干涉条纹而言,等倾干涉圆环中心处的干涉级数较小;偏离圆环中心越远,干涉条纹的级数越大。这一规律和右手材料平行平板的等倾干涉条纹规律不同。     

基于左手材料波导的慢光产生

通常右手材料中实现慢光的方法包括改变材料色散和波导结构色散,而左手材料的提出除了可以利用上述方法外还为慢光技术的实现提供了全新的方法,并具有室温固体条件下易实现的优点。分析了利用左手材料实现慢光的两种机理,并介绍了当前利用含有左手材料的波导结构实现慢光的研究进展和成果,最后对左手材料在慢光领域的应用做了总结。     

左手媒质的阻抗边界条件

从Maxwell方程出发，研究了平面波入射到空气和左手媒质的分界面上时，界面附近的电磁场，并将电场和磁场的关系表示为阻抗边界条件表达式，然后与右手媒质的阻抗边界条件进行对比，指出其形式上的统一和计算公式的区别。在此基础上，对多层媒质引用传输线法进行分析，并采用其给出的多层媒质的反射系数计算公式，计算了多层媒质内包含左手媒质时的表面反射系数，并对多层媒质包含左手媒质和右手媒质的情形进行了对比，研究了其反射系数幅度和相位的异同。最后将边界条件应用到阻抗半平面的散射场的计算中，探讨了平面波入射到单面涂敷左手媒质的阻抗半平面上时的散射场，并对场的计算公式作了简单分析。     

左手材料在线极化微带贴片天线上的应用

为了实现提高天微带天线增益,减小天线波瓣宽度的目的,利用左手材料的零折射率特性,对线极化微带天线进行了增加覆盖层的处理.对由色散稳定的左手介质结构单元用组成的覆盖层进行了结构仿真优化.测量结果表明使用左手材料覆盖层后天线波瓣减小了8°,增益提高了1.8 dB.     

平面左手结构在微波器件及天线设计中的应用

自从2001年首次实现人工左手媒质以来，人们一直致力于制作大带宽、低损耗、易集成且具有左手特性的微波器件与天线．本文着重介绍两种基本的左手结构在平面微波电路中的应用，其一是左右手复合结构，其二为互补开口谐振环结构．近年来，这两种结构在微波器件及天线设计中得到广泛研究与应用．本文总结了国内外在这两个方面的研究进展，并结合我们在这方面所取得的成果，对平面左手电路的原理和应用进行了详细分析和说明。     

电磁波在正、负折射率媒质形成斐波那契准晶中的传输特性

利用传输矩阵方法研究了光在由正、负折射率介质构成的FC（N）准晶链排列的多层介质膜中传播时的电磁波透射谱性质。结果表明由于负折射率媒质的存在，电磁波透射谱得到了明显的改善，特别是透射谱的禁带宽度明显加宽。     

电磁波在正、负折射率媒质形成斐波那契准晶中的传输特性

利用传输矩阵方法研究了光在由正、负折射率介质构成的FC(N)准晶链排列的多层介质膜中传播时的电磁波透射谱性质。结果表明由于负折射率媒质的存在,电磁波透射谱得到了明显的改善,特别是透射谱的禁带宽度明显加宽。     

基于左手材料的矩形环分形微带天线研究

通过将矩形环分形天线嵌入到左手材料中,形成一种基于左手材料的矩形环分形微带天线。采用有限元法对该复合天线进行分析和仿真,发现基于左手材料的矩形环分形微带天线在各频段增益明显增大,同时具有较低的回波损耗和电压驻波比,实现了较好的匹配性,且有效地改善了天线的性能。由此可以看出基于左手材料的矩形环分形微带天线在移动通信、卫星通信以及航空航天等领域具有潜在的应用价值。     

Design and analysis of quantized controllable doped left-handed materials

Two kinds of controllable doped left-handed materials (DLHMs) were designed by inserting inductors and capacitors into the traditional left-handed material (LHM) as heterogeneous elements respectively,which are DLHM with inductors (LDLHM) and DLHM with capacitors (CDLHM).The characteristics of transmission spectrum were studied by using finite-difference time-domain method (FDTD).Compared with the traditional LHM,the resonance strength of the LDLHM is weakened and the pass-band is narrowed,but with the increase of the value of the inserted inductors,the bandwidth is expanded.As capacitors inserted into the LHM,the pass-band of the CDLHM is expanded,but the pass-band is shifted to low frequency and the bandwidth is narrowed with the increase of the value of the capacitors,meanwhile,a new generated pass-band is also shifted to low frequency.Therefore,a quantized controllable doped left-handed material can be achieved.