基于迂回相位和几何相位复合的散射调控超表面

提出了一种基于迂回相位和几何相位复合的电磁散射调控超表面设计方法,以实现不同入射角下对电磁波的独立调控。作为设计实例,采用能够实现宽带极化转换的开口谐振环(SRR)作为超表面结构单元,通过移动和旋转SRR同时引入迂回相位和几何相位,构成超表面反射相位设计方案。当电磁波垂直入射到超表面时,几何相位设计使得散射波分裂为两束,实现了分束功能;斜入射时,大部分散射波被引导至-1阶衍射通道,通过迂回相位设计实现了波束偏折功能。仿真和测试结果均验证了其良好的散射波束调控性能。基于几何相位和迂回相位的散射调控超表面设计方法丰富了超表面操纵电磁波的自由度,并可进一步与传输相位、共振相位等复合推广到全空间散射波束调控超表面设计。     

暗电磁脉冲在耦合型非线性左手材料中的演化

为分析耦合型非线性左手材料中暗电磁脉冲的演化性质,采用分步傅里叶方法编程在Matlab环境中数值模拟,结果表明:一类不同于耦合的非线性Schrdinger方程组暗孤子解的暗电磁脉冲也能够在这种耦合型非线性左手材料中稳定地演化.这类电磁暗脉冲的κ参数决定了它的演化稳定性:这类暗脉冲当深度较小(即参数κ较小)时,能够稳定地在这种耦合型非线性左手材料中传播;而当深度较大(即参数κ较大)时,则出现了脉冲破裂现象从而不能稳定传播;而当给这种不能稳定的且深度较大的暗电磁脉冲加上一个频率微扰时,暗脉冲便不再破裂且能够稳定地在这种耦合型非线性左手材料中传播,但同时又出现了运动速度变慢(快)的现象,这种现象为控制暗电磁脉冲在左手材料中的破裂和运动速度提供了方法.     

单金属MOF衍生多孔碳微波吸收性能研究进展

现阶段,电子仪器和设备受到空前关注,但是电磁波污染问题也随之加剧,电磁吸波材料可以保护人体和仪器设备免受其干扰,而且对于军用设备的隐身也会起到重要的作用。金属有机框架(MOFs）是一种三维多孔结构,其合成方法简单,尺寸形貌和孔径大小可控,形状结构稳定。其衍生的多孔碳材料因具有较强的导电性和较大的比表面积等优点使其成为热门的应用材料。在微波吸收领域,MOF 衍生多孔碳材料也展现出巨大潜力。文中从 MOF 的中心金属出发,对单金属 MOF 衍生多孔碳材料的研究现状和吸波原理进行了介绍,详细总结了其在微波吸收领域的研究进展,并综合上述进展分析了单金属 MOF 衍生多孔碳做吸波材料存在的问题 最后对其未来发展方向做出了展望和预测     

基于电阻型频率选择表面吸波体的低雷达散射截面微带天线设计

基于拓扑优化方法设计了一种轻质、宽带、大入射角的频率选择表面吸波体,并将其应用于微带天线以缩减雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)。吸波体在6.3~20GHz频段内的吸收率大于90%,并且在TE和TM两种极化下,当入射角增加至50°时仍保持在80%以上。将该吸波体以盖板形式加载到微带天线,在保证天线原有辐射特性不变的情况下,天线RCS的缩减在6.3~20GHz频带内大于3dBsm,在10.6~12GHz频带(天线工作频段:10.37~10.90GHz)内大于10dBsm。此外,由于选用泡沫材料作为基体,密度仅为0.35g/cm3,加载微带天线后增重很小。实验结果证明:与加载其他吸波材料的低散射截面微带天线相比,该微带天线不仅具有宽带RCS缩减特性,还具有重量小的优势。     

超材料吸波体的高灵敏度微波传感器

超材料吸波体具有超薄和强谐振等特点,可用于高灵敏度传感。设计了微波段可用于检测介质折射率的超材料吸波体传感器,通过仿真设计和参数优化,得到了工作频段内单频点谐振、高吸收的吸波结构,分析了其吸波机理。吸波体表面加盖不同折射率的介质板,会导致谐振吸收频点发生不同幅度的频移,经分析,当介质板厚度大于2mm时,谐振吸收频点偏移仅与待测板折射率有关。通过对仿真数据进行拟合,得到了谐振频率与折射率之间的线性函数关系并分析了传感器的性能,最后实验验证了二者的函数关系。设计的超材料吸波体传感器灵敏度达到了1 592MHz/RIU,FoM值达到7.026 9/RIU。     

自由空间法测试超材料的电磁参数

随着近年来超材料技术的迅猛发展,对超材料有效电磁参数的测量精度也要求越来越高。研究了超材料的有效电磁参数的测试技术,提出了利用自由空间法来测试超材料的有效电磁参数。与其它测试方法相比,自由空间法是一种非接触和非破坏性的测试方法,对测试材料样品没有非常严格的形状和工艺要求,只需厚度均匀且具有一定大的测试面积,以避免边沿绕射。探讨了在参数反演过程中产生的多值问题和相位模糊问题,并通过理论分析给出了一种有效的解决力案。用自由空间法测量了超材料样品在(8 GHz-14 GHz)的有效电磁参数,并和波导法的测试结果进行了比较。结果表明自由空间法测试超材料的电磁参数是正确可靠的,具有实用价值。     

基于PIC模拟的中性气体多元多相模型及其数值求解

针对PIC模拟程序中性粒子状态的描述问题,建立了等离子体中多元多相中性气体的流体模型,研究了与其相关的边界条件的处理方法,采用二阶精度的Beam-Warming差分格式进行数值方法,成功地应用于气体绝热点源扩散过程的数值运算,所得结果与理论取得很好的一致。该模型将用于扩充PIC粒子模拟程序对中性粒子状态的描述。     

遗传算法在超材料优化设计中的应用及实现

利用遗传算法对超材料进行优化设计,是近年来超材料优化设计的重要方法之一。设计了一套MATLAB与商业电磁仿真软件CST微波实验室的交互仿真体系,在MATLAB环境中编写遗传算法主程序,然后离线调用CST软件进行模型仿真计算,从而将具有强大全局寻优能力的遗传算法充分应用到超材料的优化设计中。然后以Y字紧凑型结构的二阶带通频率选择表面优化设计为例,采用基于罚函数法的遗传算法对这种设计思路进行了验证,取得了良好的设计效果。结果表明:与以往的设计方法相比,该方法编程简单,通用性强,设计周期短,优化效果好,同时可以推广到其他类型的超材料结构的优化设计中。     

一种带有透波窗口的宽带RCS缩减超表面设计

超表面在调控电磁波的极化、幅值和相位等方面具有极大的优势。针对天线带外低散射的现实需求,通过复合极化旋转超表面和频率选择表面,调节极化旋转单元的响应厚度,实现了兼具高效极化旋转反射和同极化透波窗口的超表面设计。利用几何相位仅对交叉极化波有响应的特性,进一步通过棋盘阵列排布,在透波窗口的两侧实现低散射特性,其中透波带10.0~11.0 GHz插损低于1 dB;在4.5~7.5 GHz和12.0~17.0 GHz频带内实现低散射特性,RCS缩减接近10 dB。仿真和实验结果表明：文中所提出的超表面设计方法和架构具有宽带的RCS缩减特性和低插损透波特性,在隐身天线罩中具有潜在的应用价值。     

含导体边界的等离子体空间二维静电场PIC算法

讨论了有界等离子体区域含待定边界条件导体时,二维准静电场方程与边界条件的耦合问题。通过典型问题的具体分析,提出处理这种边界条件的PIC算法。将其用于气体放电等离子体吸波管的数值模型,给出空间电势的正确分布。研究结果对丰富PIC粒子模拟程序的应用具有重要的意义。