基于微带结构的一维异向介质仿真研究

本文设计了一种基于标准微带结构的L-C传输线一维人工介质.仿真结果表明,在此种介质中传播的特定频率的电磁波表现出了明显的后向波效应,因而在此频段内可以视为具有负折射率的异向介质.     

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...     

基于传输线理论的SRR结构异向介质的研究

根据裂缝环状谐振器(SRR)的结构特点,以及SRR结构在入射电磁场的作用下的电荷、电流分布关系,得到一种描述SRR的等效电路模型,应用传输线理论推导出相应的电报方程,该模型能够精确表征SRR结构复杂的本构关系.仿真数据表明,该模型所描述磁导率的变化趋势与传统的分析方法的结果相吻合;预测SRR的谐振频率精度高.验证了该等效电路模型是合理的、可信的,对分析其负磁导率的产生机理、设计性能更完善的SRR结构的异向介质具有指导意义.     

用于偶极子天线的高增益异向介质覆层设计

分析了基于金属柱阵列的高增益异向介质覆层,将偶极子的增益由2.15dB提高到14.5dB,且具有主瓣窄、副瓣电平低的特点.并提出利用PCB印制板工艺腐蚀出带状金属条替代金属柱制作异向介质覆层以减轻重量,便于加工.该结构同样能极大提高增益,且更具有工程实用性.     

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.     

异向介质研究进展

对异向介质领域最新的研究情况作了一个总体的回顾。首先介绍了异向介质的概念，其次概括叙述了理论研究和实验方面的进展，最后讨论了异向介质的应用前景以及目前这个领域的研究热点。     

用磁性异向介质抑制共面天线间的表面波

从电磁波传播原理上说明可用磁性异向介质抑制舰载共面相控阵天线间的表面波,利用时域有限积分法在CST Microwave Studio中对理想导电体(Perfect Electric Conductor,PEC)平面上两个天线端口的仿真模型进行全波求解计算,结果表明:磁性异向介质不但可以在等效磁导率实部为负的频段内增大天线间的隔离度,而且在某些频率还能降低阵面天线模型的后向散射值,并分析了异向介质厚度的变化对电磁兼容性和整体隐身性的影响,异向介质厚度的选择与其电磁本构参数的确定同等重要.     

一种超宽带异向介质共面波导馈天线

基于裂缝谐振环的降频技术,利用色散性稳定、频带宽、电尺寸小的异向介质结构,设计了一种加载异向介质的新型平面波导馈天线（CPW-fed antenna）,实现了天线的宽带小型化。修正的PIFA传输线模型中,利用异向介质的谐振电路取代了传统辐射贴片不连续性而引起的电容效应。仿真和实测数据表明,该天线-10 dB相对带宽超过了80%,物理尺寸也缩减了近一倍,其谐振频段3.5～8.3 GHz内得到全向的辐射方向图。     

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...     

异向介质在PIFA天线中的应用

给出了一种新型结构的谐振单元,在给定频段上有效地降低了异向介质的色散特性.在PIFA天线的底板中引入这种异向介质,极大地改善了天线的辐射特性.理论分析表明:在2.2 GHz到7.4 GHz频段内,异向介质PIFA天线的回波损耗小于-10 dB.加工调试了天线样品,测试结果验证了理论计算的有效性和设计的正确性.这一新型谐振单元的辐射特性,使该异向介质PIFA天线在无线通信中具有广阔的应用前景.     

BP神经网络在异向介质基本结构分析中的应用

为了减少传统数值分析法由于厚度谐振而引起的结果错误问题,实现异向介质高分析精度与高效率的共存,建立基于反向传播多层前馈型神经网络(BP神经网络)的异向介质电磁特性与介质敏感结构参数之间的神经网络模型,对异向介质的基本结构进行分析。实验结果表明,采用量化共轭梯度法的分析时间为145.535648 s,训练均方误差为0.00020679,所得结果与全波分析相吻合,满足工程要求。有效地克服了再次预测过程中提取参数的不稳定性,为异向介质的分析提供一种快速而准确的方法。     

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.     

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。     

无耗异向介质层覆盖介质圆柱电磁特性的研究

研究了线电流源平行放置在无耗异向介质层覆盖的无限长介质圆柱附近模型的电磁特性.提出这个电磁模型,求得此电磁模型的精确解.利用精确解进行数值计算,得到在不同几何参数和电磁参数情况下该电磁模型的近场分布图形,并通过方向性系数和归一化辐射阻抗研究其远场特性.由于异向介质的负折射特性,如果发生完全聚焦,在异向介质层和普通介质圆柱的近场图形内得到两个明显的"焦点"区域,否则不存在焦点区域;普通介质层覆盖时不存在这种现象.最后,将电磁模型同前人方法进行了比较,验证了本电磁模型的有效性.     

基于异向介质天线的设计

异向介质是介电常数ε和磁导率μ中全为负值的人工合成电磁材料,在这种介质中传播电磁波,相位的传播方向和能量的传播方向相反。利用异向介质在某个频段内折射率接近零的特性可制造出具有很强定向辐射能力的天线;用异向介质代替微带天线中的传统介质基板,利用其对表面波的抑制来减小边缘散射,提高天线的辐射效率等。在此利用异向介质这一特性设计出性能优良的微带天线。     

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.     

各向异性异向介质表面的全反射与全透射

研究了电磁波在各向同性常规媒质和主轴与界面不重和的各向异性异向介质表面的反射和透射特性,给出了反射系数和透射系数的表达式.根据各向异性异向介质色散关系的不同,分四类讨论了主轴旋转对全反射和全透射现象的影响,并得到了不同情况下发生全反射和全透射的旋转角范围表达式.结果表明:在这种媒质界面上的波传输特性与常规界面有很大不同.     

电磁异向介质在阵列天线中的应用研究

为了抑制阵列天线单元的表面波,并减小阵元间的耦合效应,研究了电磁异向介质材料在抑制阵列天线互耦效应中的应用. 基于开口谐振环(Split-Ring Resonator,SRR)负媒质材料特性,将SRR结构单元加载于阵列天线之中,提出了具有互耦抑制效应的天线设计方法. 仿真结果表明：加载SRR结构单元后,天线谐振工作频点处的耦合系数降低了8.8 dB,即由原来的-16.3 dB降低到了-25.1 dB,而对天线阵列的增益和方向图没有太大的影响,可以满足工程的基本要求. 为设计低耦合的微带阵列天线提供了理论支持.     

一种单面双L型异向介质的设计及分析

针对目前已有的异向介质带宽窄,结构复杂的缺点,设计了一种工作在Ku波段的单面双L型异向介质结构。通过采用电磁仿真方法,建立平面电磁波垂直入射异向介质平板的模型,并提取其传输和反射数据;借助MATLAB工具,根据NRW（Niconlson－Ross－Weir）方法从中提取出该新型结构的等效介电常数和等效磁导率。仿真结果表明,这种单面双"L"型的结构在频段为14．2~15．9 GHz的等效介电常数与等效磁导率同时为负,其有效绝对带宽1．9 GHz;在11~17 GHz频段内的有效相对带宽为31．7%。因为这种异向介质结构在特定工作频率下电磁参数同时为负值,并且通过计算频率为15 GHz时的电磁波的相速为－2×107 m/s,验证了该异向介质的结构具有后向波特性。这种结构具有便于制造及可控两大优势,具有很大的应用前景。     

SRR异向介质特性研究及其在导波结构中的应用

将SRR异向介质引入导波结构.研究表明:含有SRR异向介质的平行平板波导和矩形波导将出现无截止频率传播和单模传输频带增大的横电波和横磁波.而对于含有异向介质的非辐射介质波导和H波导,纵剖面磁(LSM)波型和纵剖面电(LSE)波型的相速度能够减慢,并且会引起功率流动的增强.另外,LSM波型和LSE波型有时会出现传播常数随频率增高而减小的异常高次模式.利用异向介质的双各向异性效应可以有效减少LSM和LSE波型的高次模漏波现象.尤其当异向介质取单负参数时,高次模漏波将可以被完全抑制.