各向异性介质覆盖导体柱电磁散射特性的FEM/BEM分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维各向异性介质覆盖导体柱的雷达散射截面,对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析,然后通过场的连续性进行耦合,形成待求矩阵方程,最后应用内观法结合多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了无限长各向同性介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面,结果与有关文献一致,在此基础上计算了各向异性介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面.     

介质表面辐射压强的研究

按照介质表面电磁压强的一般公式,讨论了在导体表面和绝缘介质表面的辐射压强,表明导体表面承受辐射压力,而绝缘介质表面承受辐射张力。     

一种新型的单层介质宽频带圆柱共形微带天线

提出一种新型的单层介质宽频带圆柱共形微带天线.采用具有U形缝隙的金属贴片作为天线的辐射单元,缝隙的引入改变了贴片表面的电流分布,使天线的阻抗带增至39%左右.利用时域有限差分法(FDTD)结合圆柱分层媒质中谱域并矢格林函数的混合方法对该天线进行了全波分析,给出了天线单元的阻抗特性、辐射特性以及两天线单元间的互耦特性.该天线仅含有单层介质衬底,与叠层结构宽频带微带天线相比,剖面厚度减少约30%,更适合应用于天线剖面尺寸要求严格的场合.     

几种不同结构异向介质的电磁特性分析

根据异向介质可以由具有等效负磁导率的开路环形谐振器阵列和具有等效负介电常数的细金属导线阵列构成的基本原理,提出了多种新型的、具有双负特性的开路环形谐振器的结构.通过基于时域有限积分法的CST软件进行仿真,比较了各种不同结构异向介质的电磁特性,为不同的应用目标的异向介质微观结构选取提供理论依据.     

二维异向介质的传输模式

针对异向介质一般表现为各向异性的特点,分析了异向介质的传输模式及传输条件。通过将k矢量坐标轴与物理空间坐标轴相重合,并引入传输角度参量,建立了异向介质的色散方程。以传输角度为条件将异向介质分为4种类型:①kz-cutoff类型；②kx-cutoff类型;③Never-cutoff类型;④Always cutoff类型,这使得异向介质的电磁波传输模式更具直观效果。利用k曲线对各类型异向介质的折射与反射特性进行描述,并采用色散时域有限差分法进行仿真验证,数值结果与理论分析取得良好一致。     

复合左右手传输线构成的异向介质及其应用

首先从理论上证明了利用微带结构实现的复合左右手传输线具有异向介质特性,然后利用复合左右手传输线构造了具有宽带特性的异向介质．同时,介绍了近几年来我们在分析、设计和研制由该种异向介质构成的微波无源器件方面的研究成果．研究表明：由于复合左右手传输线的异向介质特性,使得这些新颖的无源器件无论在插损、尺寸以及性能上都优于由传统传输线构成的同类器件的特性．     

异向介质的研究现状及潜在应用

介绍了异向介质这种新型的材料的研究现状和潜在应用。针对异向介质材料奇异的电磁特性,总结了近来对异向介质材料的研究现状,其中包括对异向介质的理论的研究,新型结构的设计方法和改进的措施等,最后列举了异向介质在天线和隐身技术方向的应用。     

一种基于光子晶体的新型微带天线的设计

微带天线在通信、雷达等领域应用广泛,但传统微带天线存在尺寸较大、后向辐射严重等缺点.通过在普通微带天线的介质基板内,引入高度不同的周期性圆柱空气隙作为光子晶体,设计了一种新型微带天线,并利用HFSS 10.0软件对该天线进行仿真.仿真结果表明,光子晶体的引入提高了微带天线的辐射增益,削弱了沿基底方向的辐射,并减弱了天线的后向辐射,天线在整个工作频段内具有良好的辐射特征.     

地下电波法在深层地下物探中的应用研究

采用矩量法研究了有耗媒质中有限长圆柱对称天线的辐射特性及三维金属地质目标散射特性.首先推导了有耗媒质中圆柱对称天线的海伦积分方程;然后利用等效原理建立导体表面的电流积分方程,并采用伽略金方法将积分方程组转化为矩阵方程组,求解出散射体表面的等效电流分布,计算出其散射场;最后以典型散射体为例,进行了仿真计算分析.数值计算结果表明,采用矩量法所得的数值计算结果与Ansoft HFSS仿真的结果具有良好的一致性,验证了理论分析的正确性与程序编制的可靠性.因此该方法在深层地下物探研究中有一定的理论和应用价值.     

介质覆盖导体柱散射特性分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质覆盖导体柱的雷达散射截面，对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析，然后通过场的连续性进行耦合，形成待求矩阵方程，最后应用内观法结合多波前法求解该方程．作为算例，分别计算了无限长介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面，结果与有关文献一致，在此基础上计算了两层介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面．结果表明，由于使用了内观法结合多波前法求解非对称稀疏矩阵，大大减少了计算时间．     

正负介质覆盖下金属柱的电磁散射特性研究

基于严格的电磁场理论,文章分析了正负双层介质涂覆金属柱的电磁散射特性,并讨论了金属柱包层厚度对远区散射场的影响.通过分析单层正介质和双层介质涂覆下金属柱的电磁散射特性,可知适当选取外层双负介质厚度能有效降低金属柱的后向散射场.     

基于Z变换法对双负媒质传播散射的FDTD分析

文章研究了分析双负媒质电磁散射规律的一种方法,双负媒质是介电系数和磁导系数均为负值的介质材料.引入色散Drude模型后,本构关系在时域成为卷积关系,因此将Z变换理论应用到双负媒质中的时域有限差分(FDTD)中,使FDTD可计算双负媒质中电磁波的散射和传播.该文对麦克斯韦方程做了修改,并给出双负媒质中介电系数和磁导系数均为频率函数的FDTD表达式.最后,数值仿真了电磁波与双负媒质平板的相互作用;计算了覆盖了双负媒质金属柱的电磁散射,探讨了双负媒质在隐身技术方面的应用前景.     

Active terahertz metamaterial devices

The development of artificially structured electromagnetic materials, termed metamaterials, has led to the realization of phenomena that cannot be obtained with natural materials. This is especially important for the technologically relevant terahertz (1 THz = 10(12) Hz) frequency regime; many materials inherently do not respond to THz radiation, and the tools that are necessary to construct devices operating within this range-sources, lenses, switches, modulators and detectors-largely do not exist. Considerable efforts are underway to fill this 'THz gap' in view of the useful potential applications of THz radiation. Moderate progress has been made in THz generation and detection; THz quantum cascade lasers are a recent example. However, techniques to control and manipulate THz waves are lagging behind. Here we demonstrate an active metamaterial device capable of efficient real-time control and manipulation of THz radiation. The device consists of an array of gold electric resonator elements (the metamaterial) fabricated on a semiconductor substrate. The metamaterial array and substrate together effectively form a Schottky diode, which enables modulation of THz transmission by 50 per cent, an order of magnitude improvement over existing devices.     

均匀介质覆层导电椭圆柱电磁散射分析

本文采用 OSRC—GMT 研究了共焦均匀介质覆层导电椭圆柱的电磁散射特性。文中仅讨论了横磁(TM)波散射的情况、而横电(TE)波的情况可按同样方法分析。本中给出了用OSRC—GMT 方法求得的日标散射方向图的数值结果。数值计算表明,该方法求得的解与精确解有着良好的吻合。     

基于极化不敏感超材料的类电磁诱导透明特性研究

设计了一种由4条金属直线和1个圆环构成的类电磁诱导透明超材料，当电磁波垂直入射到该超材料表面时，其具有水平极化和垂直极化不敏感特性。仿真了超材料的传输曲线特性，以及其表面电流分布特点，计算了相位传输曲线和群折射率，并对其介电常数传感特性进行了分析。计算所得群折射率最大值可达380，说明该超材料可用于制作慢光器件。用于制作传感器时，其D_FOM值约为20.13，与前人所设计的传感器相比，具有较高的灵敏特性。研究结果表明，该超材料在制作慢光器件和传感器件方面具有一定的应用价值。     

EM Scattering from conducting flat plates coated with thin RAM

According to the equivalence principles, high frequency approximation and boundary conditions, a method has been developed to deal with the EM scattering by a rectangular conducting flat plate coated with uniaxial anisotropic radar absorbing material (RAM). The simple and effective method is available to the system of RCS prediction in which the large complex targets modeled by facets and wedges. Numerical results show some properties of EM scattering by conducting plate coated with thin uniaxial anisotropic RAM. Biography: Yang He-lin (1984-), male, Ph. D. candidate, research direction, electromagnetic theory.     

基于固体软板与空心圆柱双负声超常材料实现

在环氧树脂软板中周期性引入钢柱,利用其表面模集体共振激发,实现了负的有效质量密度响应.在空心钢柱周期性切缝构造亥姆赫兹共振腔结构,实现了负的体模量响应.复合以上2种结构,实现了质量密度和体模量同时为负的双负声超常材料.与现有的基于三维共振单元的双负材料相比,这种基于二维共振单元的双负超常材料结构更简单,易于制备.     

圆柱形超材料电磁隐身旋转聚焦器的设计与仿真

研究一种新型可以旋转电磁波方向的超材料电磁隐身装置-圆柱形旋转聚焦器.基于坐标变换理论,设计出圆柱形旋转聚焦器对应的空间变换方式,并推导出该装置在不同区域的电磁参数张量.有限元软件的仿真结果验证了该装置预期的电磁功能.与先前的圆柱形超材料隐身聚焦器相比,该隐身装置在特定区域不仅能够实现电磁波能量的聚焦,还能够变换电磁波的初始传播方向.此外,在设计方法上对于旋转聚焦器的形状拓展也进行了讨论.      

电磁超材料研究进展

 简介了电磁超材料的定义、性质和分类,综述了电磁超材料研究的常用等效媒质理论、电磁参数提取方法、电磁超材料的具体实现方式、二维电磁表面及其机理、电磁超材料的典型应用等研究进展,展望了电磁超材料的发展趋势。     

先微波可调谐超材料吸波体研究进展

 随着电磁波干扰防护技术与隐身技术的的发展,吸波材料已成为科学研究的重要课题。介绍了材料的吸波原理、吸波材料的分类及其特征,总结了超材料吸波体在微波频段的应用研究现状,综述了超材料作为可调谐吸波体的研究进展,展望了超材料在可调谐吸波体中的研究趋势。