24 GHz高增益超材料覆层型微带天线的拓扑优化设计

提出了一种基于遗传算法的高增益超材料覆层型微带天线拓扑优化设计方法,设计中对超材料基元和辐射基元采用整体考量的方法,选取微带天线的最大增益值为目标函数,选取超材料覆铜区域离散化后方格子铜贴片的二进制0-1编码为优化变量,建立了24 GHz超材料覆层型微带天线的拓扑优化模型。并采用贴片方格子的冗余设计方法来消除拓扑优化中的单点连接,进而通过合适的遗传算法求解策略对10×10方格子规模的优化设计问题进行求解,获得了一种不含单点连接的新型超材料覆层型微带天线。结果表明,与普通微带天线相比,创新构型的超材料覆层型微带天线具有更佳的工作频率匹配性能,微带天线的增益性能和方向性得到明显提升,其最大增益性能从7.51 dB提升到11.54 dB,提升了53.66%。最后对比研究了12×12和14×14等两种不同方格子规模的超材料微带天线拓扑优化设计问题,结果显示得到的创新构型优化设计结果是趋于收敛的,考虑到制备性价比,10×10方格子规模下的创新构型是制备最佳选择。     

微波电磁超材料设计与应用研究进展

电磁超材料在二十多年的发展历程中,引发了学术界和产业界的广泛关注,在军事、民用等领域扮演着重要的角色.电磁超材料可以突破传统电磁器件电磁响应的局限,具有自然媒质所不具备的电磁特性.电磁超材料对不同频段的电磁波均具备优异的操控能力,进而演化出了多样化的电磁超材料功能器件.随着应用需求的不断提升,电磁超材料结构日趋复杂,功能趋向多元化.新材料与新工艺在电磁超材料中的融合应用不断涌现,以人工智能和优化理论为驱动力的超材料设计方法学研究蓬勃发展.本文结合近年来涌现出的研究成果和行业发展状况,简要总结了微波领域电磁超材料的发展应用态势.同时本文以近年知网论文数据库中收录的4949篇电磁超材料论文作为语料库,利用长短期记忆网络模型,从大数据角度,统计归纳了当前国内电磁超材料发展趋势.为从事本领域研究的科研人员提供了可资借鉴的方向展望.     

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。     

电磁超材料及智能超材料隐身技术发展现状及趋势

从武器装备的实际电磁攻防需求出发，聚焦于超材料在电磁领域的应用，简单回顾了电磁超材料的发展历程和实用化进程，着重介绍了近年来最可能产生颠覆性技术的领域——智能可重复编程超材料及基于其的智能隐身系统。基于长期对电磁隐身、新型电磁器件的研究，结合实践经验，对目前超材料隐身技术成熟度进一步提高所面临的难点进行分析，并对未来的发展做出了建议和展望。     

吸波材料的研究现状与进展

吸波材料是一种重要的军事隐身材料和民用防护材料，其机理本质上是电磁波与物质的相互作用，由电磁损耗机制可分为三种类型，即电阻型、电介质型和磁介质型。本文从这三种类型的不同机理出发，分别论述了碳纤维、石墨、导电高聚物、钛酸钡、铁氧体及金属微粉的研究现状和发展趋势，较为详细地介绍了新型纳米材料的性质和在吸波方面的机理、应用，并对其它新型吸波材料的研究现状也有论述，最后对吸波材料的应用前景进行了展望。     

非均匀结构超材料天线罩的研究

提出了一种非均匀排列超材料结构.通过理论计算,该结构在Ku频段内的等效相对介电常数可以控制在0到1之间.该结构可用于天线罩提高天线的增益.分别对单个微带天线、2×2微带阵列天线、4×4微带阵列天线3种情况加载超材料天线罩的效果进行仿真.仿真结果表明:超材料天线罩对提高天线及天线阵增益的效果随着天线单元数的增加而减弱,如单个微带天线增益可提高6dB,而4×4微带阵列天线增益的提高只有1.6dB.     

人工电磁超材料的电磁波调控特性

人工电磁超材料具有自然界材料所不具备的电磁参数,并且拥有可设计性和可灵活调节性质,可实现对电磁波传播性能进行新的调控,是近年来的研究热点.本文介绍了一系列运用人工电磁超材料调控电磁波传播的功能器件,包括非对称电磁波传输器件、可调节电磁波吸波结构、电磁波极化调制器件,磁性光子晶体、磁性左手材料和基于超导薄膜的太赫兹人工电磁超材料,这些器件运用人工超材料的特殊物理特性和参数可设计性,具有全新的功能和优势,有效提高了对电磁波的调控能力.     

一款新型超低功耗可控增益放大器的研究与设计

设计了一种新型超低功耗可控增益放大器,对其构成及工作原理进行分析。考虑到不同于常用的可控增益放大器,设计需要满足系统在恶劣环境下稳定运行;且系统超低功耗的要求。因此对可控增益放大器采用了休眠-唤醒机制、高线性度电阻衰减电路以及亚阈值电路设计方法;并通过搭建仿真平台对设计的可行性进行验证。仿真结果表明,接收器可在温度-40℃—125℃,电源电压2.3 V—5 V的环境下可靠工作,且在该工作范围内超低功率运行。     

机器学习在超材料智能设计中的研究现状

机器学习在超材料智能设计中起着非常重要的作用.利用35篇文献,综述了机器学习在超材料的结构参数优化、电磁响应预测、拓扑结构自动设计、相位预测及结构筛选、声波亚波长成像等几种典型应用领域中的最新研究现状,列举了目前研究中存在的问题,并给出了建议和未来发展趋势.     

一种新型双频带电磁超介质吸波材料

提出并设计了一种新型双频带特性的电磁超介质吸波材料.在微波段9-18 GHz利用自由空问法对材料的电磁特性即:反射系数S_(11)和透射系数S_(21)进行测量.透射系数S_(21)在整个频率范围内小于-15 dB;反射系数S_(11)在9.5 GHz和16.5 GHz附近分别为-16 dB和-12 dB.透射系数和两个频率点的反射系数的实验测量值与仿真结果基本吻合,显示了该材料具有非常强的双频带吸波特性.     

基于S参数的极化独立metamaterial的透射性质及有效电磁参数

提出了一种极化独立的工作在微波频段的metamaterial。这种metamaterial是由"渔网"结构的金属片印在电介质基板两表面构成的。采用有限元法模拟厚度为2 535μm的一维metamaterial平板的S参数(散射参数)的振幅和相位。根据S参数可获得metamaterial的内在性质(有效介电常数ε和磁导率μ)。此结构在10.85 GHz到11.45 GHz频段显现"双负"现象。这种负折射metamaterial在11.34 GHz时具有较高的透射(-0.27 dB)和较低的反射(-30.70 dB)。品质因数在10.96GHz时达到最大值为22.5。折射率为-1时品质因数为15.5。     

Left-handed metamaterial and its experimental verifications

The artificial metamaterial simultaneously possessing negative permittivity and permeability has many fantastic properties, and has attracted a lot of attention in the field of physics and electromagnetism. In this paper, we fabricated this kind metamaterial and performed refraction and beam shifting experiments using triangular-shaped and parallelogram-shaped sample respectively. The experimental results demonstrate that, the metamaterial we fabricated may have negative permittivity and permeability simultaneously in a specific small frequency band.     

磨球材质的现状与发展

在综合分析了国内外磨球材质状况,介绍了常用磨球材料抗磨白口铸铁的研究进展等问题之后,提出了结合本地资源、开发优质、耐用,低耗和经济效益显著的磨球材料研制方向。     

脑-机接口中空域滤波技术现状与进展

作为一种特殊的人-机交互模式,脑-机接口(brain-computer interface,简称BCI)技术已成为当前脑科学和智能信息处理领域的研究热点.其中,基于头皮脑电(electroencephalography,简称EEG)的BCI(EEGBCI)技术因具有良好的安全性和可操作性,吸引了研究者的广泛关注.但头皮EEG非常有限的空间分辨率和易受干扰等特性,很大程度上限制了EEG-BCI技术的实用化进程.因此,EEG信号处理和模式识别新方法研究已成为BCI领域的一个关键问题.在现有的信号处理方法中,空域滤波技术在EEG伪迹消除和任务相关神经活动获取方面表现出了较明显的优势,近年来在EEG-BCI系统实现研究中得到了广泛应用.论文以运动想象BCI(motor imagery BCI,简称MIBCI)为应用背景,对独立分量分析(independent component analysis,简称ICA)和共同空间模式(common spatial pattern,简称CSP)两种代表性空域滤波方法的原理及其性能进行介绍、分析和比较,总结出两种方法各自的优势和不足,并给出了改进思路.同时指出,ICA空域滤波方法在运动想象脑-机接口系统实现中更具应用潜力.     

有机小分子及金属有机配合物电子传输材料的研究进展

概述了有机小分子及金属有机配合物电子传输材料的研究进展,对由小分子电子传输材料构成的有机电致发光器件的发光性能、发光效率等方面进行了比较,并对小分子材料的研究前景进行了展望.     

改性聚丙烯酸盐类高分子材料的研究进展

聚丙烯酸盐类高分子材料具有极强的吸水持水能力,自研发以来便广泛应用于农田保水剂和个人卫生用品中。该类材料经持续改进,目前已拥有高机械强度、生物相容性、可生物降解性、重金属离子固定作用等优异特性,可针对不同领域的问题提供新的解决方法。聚焦聚丙烯酸盐类改性高分子材料的最新进展,介绍了材料常用的合成及改性方法。系统阐述了不同条件下改性材料的性能变化,以及其在污染土壤和废水处理中的作用与优势,并总结了实际应用过程中存在的问题和局限性。最后,基于上述分析对聚丙烯酸盐类高分子材料未来的发展方向进行了展望。     

基于石墨烯光电特性的超宽带可调超材料吸波体设计

利用石墨烯的电导率可调特性设计了一种超宽带可调超材料吸波体。模拟计算了不同石墨烯费米能级时吸波体的吸收率,结果表明,当石墨烯费米能级为0.7 eV时,吸波体在1.74 GHz ~10.44 GHz 的吸收率保持在90%以上,实现了电磁波的超宽带吸收;当改变外加电压使石墨烯的费米能级从0.7 eV逐渐减少到0 eV时,吸波体在1.74 GHz~10.44 GHz的吸收率逐渐下降,其调制深度可达53.8%,实现了吸收率可调的功能;通过对表面电流分布进行仿真与分析,阐述了其电磁波宽带吸收及吸收率可调的机理;模拟分析了石墨烯费米能级为0.7 eV时,入射波极化状态和入射角度对吸波体吸收特性的影响,结果表明,由于结构单元的旋转对称性,吸波体的吸收特性具有极化不敏感的特点;随着电磁波入射角度的增大,其吸收率逐渐降低。     

聚集诱导发光材料研究进展

传统的有机光功能材料在聚集状态下,荧光通常会减弱或淬灭,制约了有机光电功能材料的实际应用.具有聚集诱导发光(AIE)性质的化合物在聚集状态下,通过分子组成、结构和堆积模式的调节实现荧光增强,弥补了传统光功能材料在该方面的不足,在电致发光、固体激光、荧光传感与生物成像等领域展现出广阔的应用前景.该文主要介绍了目前研究最全面、适用范围最广的分子内旋转受限、分子内振动受限、分子内运动受限和形成J-聚集体等机制.同时分类介绍了一些基于分子结构和组成的AIE化合物.