基于三角形开口谐振环的异向介质特性研究

以三角形开口谐振环代替传统的开口谐振环(SRR),利用其谐振特性激励磁响应从而实现负磁导率。设计了两种三角形开口谐振环加线的异向介质结构,分别通过参数提取、棱镜仿真以及能量传输实验等三种方法验证其左手特性。结果表明,在分别由两种结构组成的棱镜实验中,根据斯涅尔定律计算出的折射率与各自的参数提取结果相同;同时,二者负折射率频段与能量透射频段基本一致。     

异向介质体内太赫兹波增强效应及谐振特性研究

基于开口谐振环(SRR)的电磁响应特性以及严格电磁场理论,研究了由开口谐振环结构构成的异向介质体内的太赫兹波增强效应及谐振行为。仿真模拟了谐振环结构体内电场、电场能量密度和能流量的空间分布,讨论了电场能量密度随入射太赫兹波频率的变化规律。此外,还分析了谐振环结构参数对异向介质的谐振特性及其太赫兹波增强效应的影响。研究结果表明,在开口谐振环结构的开口缝隙处存在显著的太赫兹波增强效应,不仅电场显著增强,而且还会出现电场能量密度极值,并且,谐振时的电场增强效应比非谐振时明显增大。此外,谐振频率和电场能量密度均会随着谐振环结构参数的变化而呈现明显变化。     

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。     

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.     

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.     

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.     

基于SRR结构的多频带频率选择表面

为实现频率选择表面(FSS)的多频带特性,将开口谐振环(SRR)结构引入多频带FSS的设计中.基于等效电路和仿真模型分析了单个SRR的电磁谐振特性,及其作为FSS结构单元而产生的电磁耦合.最后,利用有限元仿真软件HFSS计算了理想状态下无穷大周期性结构的多频带FSS,并通过对FSS的传输和反射频谱研究,揭示这种FSS谐振频率与SRR结构基本几何参数的内部关系.     

基于方形开口谐振环的无线激励微波微等离子体阵列源的研究

根据天线辐射理论和超材料特性，通过HFSS仿真软件，对基于方形开口谐振环(SRR)的无线激励2.45 GHz微波微等离子体阵列源进行研究。仿真结果表明，SRR的长度、宽度和缝隙宽度、辐射天线与阵列源的距离、偏移距离和谐振环开口方向等参数对微波微等离子体阵列源的S参数、电磁场分布等有较大影响。     

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...     

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...     

Permeability Measurement of Metamaterials with Split-Ring-Resonators Using Free-Space Calibration-Independent Methods

A calibration-independent microwave method is proposed for complex permeability extraction of metamaterial structures composed of periodic split-ring resonators. For the retrieval process, uncalibrated (raw) complex scattering parameter measurements of three measurement configurations in free-space are utilized. Two metric functions are derived for retrieval of complex permeability of homogeneous metamaterial slabs even when their lengths are unknown. The method is validated by retrieving the magnetic properties of some homogeneous SRR metamaterial slabs with a pre-assigned magnetic resonant frequency.     

结构单元对双负材料电磁特性的影响

采用S参数提取法、结合HFSS仿真对双负材料电磁特性进行了分析研究,导出了S参数提取技术的相应计算公式。通过调节金属丝和金属谐振环单元的内外环间距、开口间距及覆铜厚度,分析结构单元的变化对双负材料谐振频率、介电常数及磁导率的影响。结果表明:双负材料的谐振频率随内外环间距的增大而迅速降低,随开口间距以及覆铜厚度的增大而缓慢增加。通过改变双负材料的结构单元可以实现对负介电常数和负磁导率频段的调控。     

金属开口谐振环结构的太赫兹波吸收特性

太赫兹调制器、滤波器、吸收器是太赫兹波应用领域的关键器件,而金属开口谐振环是这些器件的常用结构。通过仿真及实验的手段,系统地比较了不同亚波长金属开口谐振环结构的太赫兹波吸收特性。设计并制备两种不同形式的亚波长金属谐振环,利用时域有限差分（FDTD）的模拟方法与光泵浦太赫兹探测（OPTP）的实验方法,分析了电磁波入射谐振环时,TM与TE模式下的太赫兹透射特性。发现在TM模式下,吸收峰峰值均反比于谐振环的等效电容值与等效电感值。而在TE模式下,由于偶极子振荡长度相同导致了两种谐振环吸收峰峰值相近。此外,改变外部光激励条件时实验结果表明TM模式下,单开口环比双开口环对光激励更敏感:泵浦光功率为5 mW相比无泵浦光时,单开口环透射率增加了80%,而双开口环透射率仅增加了43%。     

Analysis of Slow-Scale Instability in Boost PFC Converter Using the Method of Harmonic Balance and Floquet Theory

In this paper, the slow-scale instability in a boost PFC converter under average current mode control is studied via the harmonic balance method and Floquet theory. Systematic and general numerical algorithm of the technique is developed. The objective is to identify instability of the system. If instability exists, the type of bifurcation and the boundaries of slow-scale instability in the parameter space of the system can be found for facilitating the design of such converters. Firstly, based on the fact that the current compensator is designed very well and what we considered is the slow-scale instability, the simplified model of a boost PFC converter under average current mode control is derived. And then, the solution of the simplified model is calculated by using the harmonic balance method. Subsequently, both the stability of the circuit system and the type of bifurcation are identified via Floquet theory. Meanwhile, the critical conditions of the stable operation in the parameter space of the system are given accurately. Finally, experimental results are presented for the verification of the analytical results.      

Numerico–Analytical Model of a Non-Planar Array of Horns

A non-planar array of strip horns is considered. A model of this structure is constructed in the form of a Floquet channel with smoothly varying parameters. The Floquet channel of an infinite array of coupled striplines is chosen as a reference waveguide. The scattering matrix of the Floquet channel in the quasi-periodic mode is found in the approximation of the theory of microwave transmission lines. Expressions are obtained for the elements of the scattering matrix in the mode of excitation of a single channel of a non-planar array. In this mode, the directional pattern of the radiation of the array into a planar waveguide is studied.     

Hybrid FEM/Floquet Modes/PO Technique for Multi-Incidence RCS Prediction of Array Antennas

An original method is proposed which associates rigorous 3D finite element methods (FEM) with Floquet modes through FACTOPO multidomain formalism for computing the radar cross section (RCS) of large array antennas. The most original aspect of the method is the fact that the source unit cell is characterized by a generalized scattering matrix (GSM) which does not depend on the plane wave incidence impinging the structure. Consequently, the factorization step of the FEM matrix, which is the main computational effort, is performed only once. The assembling procedure consists then in expressing the FEM GSM matrix in the Floquet mode basis for each incidence and to solve a linear system giving the complex amplitude of the Floquet modes on the array/cell interface. Associated with this formalism, lateral and back structure effects can be treated using physical optics (PO) combined with the equivalent current method (ECM) to improve the accuracy for far broadside incidence.     

基于红外光谱的大气温湿度反演研究进展

大气温湿度廓线是大气热力状态分析、大气发展变化研究、天气过程预警和数值天气预报中关键的基本气象参数。基于红外光谱的 大气温湿度反演方法研究从上世纪60年代开始发展,根据观测位置不同分为地基红外反演方法和天基红外反演方法。总结了红外光谱反 演大气温湿度方法的基本类型,介绍了地基、天基红外探测的大气温湿度廓线反演方法的发展历程,对地基-天基红外探测联合反演大 气温湿度方法进行了分析。最后对基于红外光谱的大气温湿度廓线反演技术在气象中的应用和发展趋势进行了简要的论述。     

基于极化轴比参数的圆极化波发射误差分析方法

简缩极化(CP)模式是一种新型双极化模式。在实际工程应用中，包括简缩极化模式在内的所有双极化模式均无法直接通过外定标的方法补偿发射误差。因而有必要对发射误差所带来的影响进行详细分析。针对极化SAR系统，目前已有学者提出使用误差的最大归一化误差(MNE)参数对极化SAR系统的极化质量做分析评估。该文针对发射圆极化波的简缩极化模式提出了一种基于实际发射极化波极化轴比(AR)参数的发射误差分析方法。首先，通过仿真分析不同发射误差源对AR参数的影响，与此同时还展示了相同发射误差源影响下的MNE参数；通过分析对比，总结了AR参数相对MNE参数的3个优点；最后，使用高分三号卫星的实际测量误差数据与圆极化发射波实验系统的实测数据验证了该文提出的发射误差评估方法的有效性。      

一种双频能量选择表面的设计

文中提出了一种能在两个工作频段对高功率微波进行自适应防护的双频能量选择表面,它由两个分 别加载了二极管和集总电容的开口谐振环构成,在C 波段(5. 4~6. 0 GHz)和S 波段(2. 6~2. 8 GHz)各产生一个信号 通带。当入射波的场强超过设定阈值时,二极管被谐振环上的感应电压导通,使得谐振环的谐振状态发生变化,两 个信号通带自动关闭,从而屏蔽高功率微波。通过表面电流和电场分布阐述了设计思路和工作原理。采用PCB 工 艺制作了样件并分别在弱场和高功率辐照下进行了传输系数的测量实验。仿真和实验结果具有良好的一致性,表 明双频能量选择表面在两个信号通带的插入损耗均小于1 dB,防护效果大于15 dB(其中C 波段的信号通带内防护 效果大于25 dB),能对高功率微波进行有效防护。