改进的谐振腔微扰法测定电介质X波段介电常数

针对谐振腔微扰法对电介质材料介电性能进行测量时,要求测试过程满足微扰条件,即待测样品的介电常数或体积较小的情况,研究了谐振腔微扰法测试微波材料的原理,通过改变待测样品的体积及标定修正对应的微扰计算公式,使其满足对高介电常数材料的测量.对电介质块材与薄膜样品进行了测量,结果显示,谐振频率偏移小于100MHz,标定的计算公式精度较高.改进后的测量方法可以增大谐振腔微扰法的测量范围,适用于高介电常数陶瓷块材与薄膜的介电常数、介电损耗的微波频率测量.     

基于谐振微扰技术的PAM溶液浓度测量方法

提出一种基于谐振微扰技术的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide,PAM）溶液浓度的测量方法.通过高频结构模型的建立与仿真分析，设计工作频率为7 GHz的TE₀₁₁模圆柱形谐振腔，在传统微扰理论的基础上考虑材料微扰技术中介质的介电常数变化相对较大时计算值的偏差，并结合形状微扰技术分析电导率对谐振腔谐振频率的影响.结合理论推导与仿真数据获得了修正参数，建立了适用于高损耗溶液介质的微扰数学模型.配制浓度梯度为25 mg·L^-1、浓度范围为100～300 mg·L^-1的九组PAM溶液，通过矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer,VNA）进行实验验证.实验结果表明，谐振腔谐振频率与溶液浓度的对应关系与理论计算一致，浓度测量的总体相对误差低于4.1%，平均测量误差为2.62%.     

铷原子频标中微波腔HE_(111)模的谐振特性

采用模匹配法对铷原子频标中圆柱谐振腔HE_(111)模的谐振特性进行了理论分析。通过计算几种填充复杂结构介质的圆柱谐振腔的TE_(011)模的谐振频率,并与仿真结果相对照,验证了该方法的正确性。在此基础上,对腔泡位置、长度对HE_(111)模的谐振频率的影响进行了分析。其结论对于原子频标中谐振腔的设计及介质加载谐振腔理论的完善具有一定的理论指导价值。     

非完全填充谐振腔微扰法测量介电常数实部的改进研究

基于有限元的数值计算方法对高介电常数介质加载的谐振腔作了数值仿真，发现谐振频率与介质插入深度基本呈线性关系.通过引入一个补偿因子对介质的插入深度进行补偿，提高了传统谐振腔微扰法在介质不完全填充时测量介电常数的精度，介质插入深度大于腔体深度的27%时，介电常数实部误差小于3%.     

铷频标中多层介质加载微波腔TEo模的谐振特性

采用模匹配法对铷原子频标中多层介质加载圆柱谐振腔TEo模的谐振特性进行了分析.通过计算多种填充复杂结构介质的圆柱谐振腔的谐振频率并与已有结果相对照,验证了该方法的正确性,在此基础上分析了影响谐振频率的一些主要因素.采用的方法精确、有效,其结论对于原子频标中谐振腔的设计及介质加载谐振腔理论的完善具有一定的理论指导价值.     

用 H_(oll)~o 模谐振腔微扰技术测量介质的复介电常数

利用磁耦合的 H_(011)~0模高 Q 值圆柱形谐振腔微扰技术,可以减小样品放置位置的附加效应,故在一般条件下可提高测量介质复介电常数的精度,所用测量仪器较少,操作简便.在微波频率下,介质的介电常数变为复数,即(?)(1)根据谐振腔的微扰理论及 H_(011)~0模的场结构,并考虑到介质的磁导率 μ≈μ_0及腔的 Q     

微波均衡器中微调螺钉的作用研究

微波幅度均衡器是由吸收型同轴谐振腔作为其基本结构单元多级级联实现,谐振频率主要通过改变腔长和探针插入深度来调节,同时改变微调螺钉也能影响谐振频率.论文从理论上阐述了微调螺钉对同轴谐振腔谐振频率的影响程度,在电场占优的地方,螺钉插入越深,降低谐振频率;反之,在磁场占优的地方,螺钉插入越深,增大谐振频率.并利用HFSS软件仿真子结构谐振腔的电磁场分布,从而确定微调螺钉的位置.根据微调螺钉对谐振频率影响的规律,采用补偿调试的方法还能减小温度对谐振频率的影响,同时,微调螺钉还能抑制寄生模的产生.     

光学微环谐振腔的热非线性效应

微环谐振腔在谐振条件下腔内光能量会得到显著增强,但是随着该能量的不断增强,其所引发的热效应将使得微环谐振腔的有效折射率发生改变. 为此,从微环谐振腔温度、泵浦输入光功率的大小和泵浦输入光波长的扫描速率三个方面,对一类具有高Q值的氮氧化硅微环谐振腔的热非线性效应进行了研究. 结果表明,通过控制谐振腔的温度可以实现谐振频率的锁定. 同时,利用热非线性引起的双稳态效应,通过控制泵浦输入光功率大小以及功率大小改变的速率,也可以实现微环谐振腔的模式锁定. 该研究为如何稳定微环谐振腔腔内能量提供了一种解决办法.     

铷原子频标中复杂微波腔HE111模谐振特性的分析

用模匹配法分析铷原子频标中微波腔加载复杂结构介质的谐振特性.通过导出HE111模的本征方程,计算不同结构参数对应的谐振频率,并与CST仿真结果进行对照.该计算结果与CST仿真结果完全吻合.结果表明,玻璃泡的外径的变化,玻璃泡内填充介质相对介电常数的改变以及玻璃腔泡的移动对该介质加载微波腔的谐振频率的改变具有一定作用.     

生物传感器环形微腔的谐振特性研究

利用时域有限差分(FDTD)法研究了在波导源照射下用于生物传感器的环形谐振腔的谐振特性.设计了二维的FDTD程序,采用步步为营法,实现了单机的模拟.用调制高斯脉冲作为激励源,得到丰富的微腔谐振模式的波谱特性,再以一定波长的正弦波作为激励源,以研究环形微腔外部不同介质折射率谐振模式偏移,并得到微腔的谐振图样.对环形微腔周围介质折射率发生改变而引起的谐振模式的位移进行了分析.     

介质存在时静电场分布的几个问题

在电场中放入电介质时,介质将在电场作用下被极化,因而在介质内部及表面便出现宏观电荷分布,称为极化电荷。电介质存在三种不同的极化机制,即电子极化、离子极化和取向极化。电子极化是组成介质中原子的电子云在电场作用下相对于原子核发生位移。而离子极化是组成介质分子的正负离子在电场作用下从其平衡位置发生相对位移。这种情况均在电介质中出现分子电矩,并且在介质内分子电矩的矢量和不为零。取向极化是具有固定的分子电偶极矩的一些电介质,在没有外电场作用时,因分子的热运动,介质内任一物理无限小体积内分子电偶极矩的矢量和仍为零,但在电场作用下分子电矩向电场方向转动,而在介质内分子电偶极矩的矢量和不为零。单原子的电介质只有电子极化,所有的化合物都存在离子极化和电子极化;某些化合物同时存在三种极化现象。     

改进Z-FDTD方法分析等离子体的电磁散射

采用改进的Z变换方法研究了二维非均匀等离子体的散射特性,分析了TM、TE模式下不均匀等离子体包围金属圆柱的双站雷达散射截面。推导了二维情况下改进Z变换方法的公式。此方法具有推导过程简单,迭代公式简洁,计算精度高等优点,用于分析等离子体等色散介质的散射特性具有一定优势。给出了TM模式下电场分量的Matlab代码。数值结果表明,合适选择等离子体厚度、等离子体频率分布可在一定范围内降低目标的RCS,起到一定的隐身效果。     

直流电场下梯度分布圆柱颗粒复合介质的势能解

在柱坐标系下,研究微扰展开法推导出的交流电场Eapp=E0x-作用下的梯度圆柱颗粒复合介质的一阶势能微分方程,在低浓度下,求出在均匀和圆柱梯度介质的一阶势能解。其中梯度介质满足函数关系εi（r）=ckrk（r≤a）（r是圆柱颗粒的半径,Ck,k和a是常数）。     

微扰法在微波谐振腔中的应用研究

将微扰法用于电磁波领域 ,把影响常态的参数、边界条件等变化量作为微扰 ,把未变化前的场态作为近似基态 ,通过理论推导得到了由于介质变化而引起的谐振频率变化的精确解析式 ,并用具体算例验证了该方法的正确性及简便性     

圆柱型谐振腔最大电磁能量耦合方法

利用微波谐振腔的谐振频率随腔内介质不同而变化这一特性可以实现液体、气体介电常数的精确测量,其中微波谐振腔与外波导的能量耦合程度将直接影响整个测试系统的性能和精度.根据电磁波在波导中的传播特性建立微波谐振腔的耦合模型.通过对谐振腔的耦合孔和波导耦合面电磁能量的仿真与分析,选择最佳匹配连接方式,使谐振腔有最大的电磁能量输出.仿真实验证明,连接波导中心与谐振腔耦合孔中心重合处不是电磁能量最大耦合位置,只有连接波导中心偏离谐振器耦合孔中心一定位置才能得到电磁能量的最大耦合.     

同轴腔微扰法测量物质介电常数的研究

导出用同轴腔微扰法测量物质介电常数的近似计算公式，并在实验上测出不同介电常数及不同厚度的介质微扰腔体所产生的频偏值。计算值与实验值较好吻合，由此表明：此法简便可行，提出的近似计算方法对实际应用有指导价值。     

利用Fabry-Perot谐振腔和介质谐振天线实现约瑟夫森结阵列的自辐射

本文提出了一种利用Fabry-Perot谐振腔和介质谐振天线,同时集成偶极天线阵实现约瑟夫森结阵列自辐射的方法.在介质基片上制作集成偶极天线阵的双晶约瑟夫森结阵列,并将其嵌入到Fabry-Perot谐振腔内.将基片作为一介质谐振天线,使其与Fabry-Perot谐振腔谐振在同一频率下,从而通过高频电磁耦合机制实现结之间以及结与外部微波电路之间的耦合.文中分别进行了数值仿真和实验研究.对一个包含166个双晶约瑟夫森结的结阵列进行了液氮温度时的测试,在片外（off-chip）检测到了75.2GHz,10pW的辐射信号,与仿真结果吻合.该方法为基于约瑟夫森效应的太赫兹（THz）源提供了一种可能.     

同轴腔微扰法测量物介电常数的研究

导出用λ／４同轴腔微扰法测量物质介电常数的近似计算公式。并在实验上测出不同介电常数及不同厚度的介质微扰腔体所产生的频偏值。计算值与实验值较好吻合。由此表明：此法简便可行，提出的近似计算方法对实际应用有指导价值。     

基于SIW的频率/极化可重构背腔缝隙天线

针对现有可重构天线难以同时对频率与极化特性进行切换的不足，提出了一种低剖面紧凑型的频率与极化可重构波导背腔天线。天线由基片集成波导(substrate integrated waveguide，SIW)谐振腔和十字型槽线组成。在十字型槽线内加载PIN二极管，通过二极管的导通和断开调整有效谐振长度，达到频率可重构目的。在十字槽线两侧加载短路通孔可重构谐振腔内电场分布，在不改变辐射结构下实现圆极化波与线极化波之间任意切换。2种重构方式的切换结构各位于天线底层与顶层，二者互不影响，且天线制作简单，成本低廉。测试结果表明，天线仿真与实测保持一致，且工作性能良好。     

无限周期声子晶体全反射隧穿效应的机理研究

建立了一维无限周期声子晶体的谐振腔模型,利用谐振腔的共振条件推导出全反射隧穿导带频率满足的解析公式,从理论上解释了一维无限周期声子晶体全反射隧穿效应产生的物理机理.利用频率的解析公式对全反射隧穿导带的频率随导带级数、腔厚度以及入射角的变化规律进行了研究,圆满地解释了一维无限周期声子晶体的全反射隧穿效应的变化规律.并且将共振理论的结果与色散法的结果进行比较,其结果完全吻合.