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。     

侧向YIG/YAG超晶格表面极化子与体连续模式的研究

在Voigt位型下利用等效磁导率张量及Maxwell方程组计算了推迟模式下半无限超晶格自旋波谱的色散方程及体连续方程,并以YIG/YAG超晶格为例进行数值计算,着重分析该超晶格的表面模式和体模式,通过改变构成超晶格的两种层的厚度的比值、外场时,可以调节两支表面模式的频率以及体模式的频带和禁带,这种调节作用是与两种层的饱和磁化值和旋磁比密切相关的。     

一种超宽带反射型极化转换超表面设计

提出了一种超宽带、反射型极化转换超表面,该极化转换超表面由"H"形周期金属贴片结构,介质板和金属底板组成。通过改变单元结构尺寸,可以使反射波2种交叉线极化分量的幅度相同,相位差接近±π/2。仿真与实测结果表明,该极化变换超表面在6.40~15.40GHz,17.49~18.14GHz频带内能将线极化入射波转换为轴比小于3dB的圆极化反射波;在15.81~17.26GHz频带内能将线极化入射波转换为极化转化率大于80%的交叉线极化反射波。该结构具有单元尺寸小,工作频带宽,能量损耗低的特点,可以在有限的平面内加载更多的单元结构。该极化变换超表面在电磁波调控、新型天线设计等方面具有一定的应用价值。     

复原胞超光栅中负透射的鲁棒性

基于多重散射理论,研究了复原胞超光栅在发生负向透射,即透射光与入射光在法线同侧时,复原胞的结构对负向透射效率的影响.复原胞由2个不同半径的介质纳米柱组成,它们沿一条线排列起来构成超光栅.结果表明,要实现完美效率,复原胞超光栅对小柱子的半径及其在复原胞内的位置并没有非常严格的要求.这意味着复原胞结构对负向透射现象具有很好的鲁棒性,制备和实现高效的复原胞介质超光栅非常可行.     

含有Fibonacci缺陷的周期超晶格的透射光谱

利用转移矩阵方法,讨论了Fibonacci缺陷、光学厚度调制、入射角对周期超晶格透射光谱的影响．     

基于超表面的反射阵天线设计

提出了一种基于超表面的Ku波段高增益反射阵天线.设计了一种"灯笼折线型"结构结合开口方环结构的超表面单元形式,单元大小为0.3λ₀.通过仿真软件进行优化分析,该单元可以实现520°的相移范围且具有良好的相移特性,应用该单元进行了Ku波段高增益反射阵天线的设计,设计了阵面口径大小为160.8 mm×160.8 mm （7.2λ₀×7.2λ₀）的反射阵天线,采用角锥喇叭进行馈电,该反射阵天线获得了较高的增益以及口径效率.同时在卫星通信的上行链路频段14.0~14.5 GHz以及下行链路频段12.25~12.75 GHz范围内具有较好的性能.对该反射阵列进行了加工测试,测试结果与仿真结果较为吻合,从而验证了该反射阵天线设计的有效性.      

高速铁路Y型声屏障动态特性数值研究

以Y型声屏障为研究对象,建立高速列车?声屏障流体动力学和有限元仿真模型,模拟列车进出声屏障区域全过程,从列车速度、声屏障?列车距离、声屏障折板角度等因素研究Y型声屏障的动态响应特性.研究结果表明:当列车通过声屏障时,脉动风压呈明显的头波和尾波效应;沿高度方向脉动风压自下而上减小,在Y型折板处急剧下降,底部脉动风压约为顶...     

极性晶体表面的电子－声子相互作用

本文在长波近似条件下，对存在γ（γ＝１，２，…，ｎ）支声子模式且与真空接触的半无限极性晶体中的电子－声于相互作用进行了探讨，得出了两支模（γ＝１，２）情形下声子和电子－声于相互作用的哈密顿算符的具体形式。     

基于吸散一体隐身超构表面的透射型涡旋电磁波产生器设计

涡旋电磁波因其独特的"空心圈"状辐射场强度、螺旋前进的相位波前以及不同模式间相互正交等独特的电磁特性在雷达探测、成像、保密通信等领域有着巨大应用前景.本文设计了一种基于吸散一体隐身超构表面的透射型涡旋电磁波产生器,超构表面在沿+z方向的Vivaldi天线的球面波激励下,可在透射方向高效地产生拓扑电荷数l=+1的涡旋电磁...     

基桩声波透射法检测中声测管埋设问题的探讨

声波透射法是灰岩地区桩身完整性检测最有效、最准确的检测方法,声测管的埋设保护决定了声波透射法能否正常进行。本文总结声测管可能会出现的一些问题,阐述了声测管在声波透射法桩身完整性检测中的重要性。     

T型建筑节点的声透射

T型建筑节点广泛存在于房间的墙体之间、墙体与楼板之间。其声传递的机理与墙(楼)板中的不同。因此对其声透射的计算是预测建筑结构及侧向传声的关键之一,本文研究了T型节点的声传递的机理和实验测试方法,进而探讨如何改善节点隔声的途径。即通过调整组成T型节点的板的厚度比,以获得理想的隔声效果．     

利用分析型EAM模型研究Cu台阶面的表面声子谱

运用分析型嵌入原子模型(AEAM)与晶格动力学方法计算了弛豫后的Cu台阶表面的声子谱曲线,表面弛豫由分子动力学方法计算得到.计算结果声子谱曲线与实验数据吻合.     

电磁超介质吸波体的研究

超介质吸波体具有传统吸波材料所不具备的电磁特性,为设计新型电磁防护材料和目标隐身材料提供了一种新的途径.本文介绍了分析超介质吸波体吸波机理的理论方法：等效介质理论,阻抗匹配理论以及分层介质的多次干涉理论.同时,利用单元组合法设计了多频点的螺旋吸波体、单层、多层和加载集总电阻的宽频吸波体,并对其吸波机理进行了研究.     

各向异性介质表面Fresnell阵产生的声束聚焦

从作者所发展的包括压电介质在内的各向异性介质的表面激发理论出发，研究各向异性介质表面Fresnell阵列物理透镜在各向异性介质中会聚声场的性质.分别对在PZT内产生的声体波聚焦和ST-石英和YZ-LiNbO₃表面产生的声表面波聚焦进行了分析，并与熔融石英作代表的各向同性介质进行了比较.它们之间聚焦声场的差异是相当大的.当各向异性因子γ＞0时，相对于γ=0的各向同性焦距要短.反之γ＜0时，则焦距变长.     

基于超材料技术的吸波型频选结构设计

提出了一种复合型吸波频率选择表面（absorptive frequency selective surface, AFSS）结构,由超材料吸波体（metamaterial absorber, MA）和频率选择表面（frequency selective surface, FSS）组成.复合型MA由加载电阻的平面型方环结构和立体型双面开口C型环结构组成,吸波频段为4.79～30.57 GHz,具有极化不敏感特性,在斜入射45°内保持稳定吸波. FSS采用了圆环缝隙旋绕结构,通过6次旋绕枝节实现了1.96～2.16 GHz频段内小于1 dB的插入损耗,形成低频通带.二者组合形成的复合型AFSS,能在1.28～1.38 GHz频段内良好透波,4.88～30.58 GHz频段内宽带吸波,实现了吸透波一体的性能.     

基于超表面的极化可重构天线设计

设计了一种应用于WiMAX频段的极化可重构天线。天线由交叠放置的两个方环构成的“8”字形超表面和缝隙天线两部分组成,通过机械旋转超表面实现了线极化（LP）、左旋圆极化（LHCP）以及右旋圆极化（RHCP）三种状态的转换。仿真和测量结果表明,该天线实现了线极化和圆极化之间的转换,圆极化状态下的-10 dB相对阻抗带宽为35.4%(2.84 GHz～4.06 GHz),3 dB轴比带宽为10.2%(3.34 GHz～3.7 GHz);线极化状态下-10 dB阻抗带宽为37.4%(2.74 GHz～4 GHz)。天线具有较好的辐射特性,工作频段内增益均高于6 dBi。     

声学超表面在降低水下平板散射强度中的应用

采用间接边界元法对声学超表面平板在水下的散射声场进行仿真计算,分析了超表面平板与刚性平板的散射形态函数及指向性,讨论了结构几何参数对声学超表面平板散射特性的影响.仿真结果表明:以1/20波长为共振腔深度设计的频率附近带宽内,超表面平板的水下反向散射较刚性平板更分散,法线方向上反向散射主瓣的形态函数值较刚性平板降低;随着共振腔单元几何参数无量纲深度H/D和开口尺寸w/D的减小,声学超表面平板的最佳散射无量纲频率也随之降低.     

声表面驻波在微流控领域的应用

声表面驻波(SSAW)因其非接触性及生物相容性,目前已被广泛应用于微流控领域,在生物医学、诊断学等领域有着广阔的应用前景。概述了声表面驻波的形成过程和对微流体中粒子的控制机理;综合当前该技术国内外研究现状,分析了在微流控领域中声表面驻波相对于其他物理场的优势;针对声表面驻波在微流控领域中存在的问题对未来的研究提出了合理展望。     

高斯型粗糙面光透射的微扰法研究

运用微扰法研究了介质粗糙面的光波透射问题,结合高斯粗糙功率谱导出了不同极化状态下透射系数的数学表达式。数值计算得到了透射系数随透射波的散射系数的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、介质介电常数、入射波频率对散射系数的影响。得到了透射系数的基本特征和随波长变化特征。