新型平面复合左右手传输线电磁特性研究

提出了一种新型平面传输线型左手材料,并深入研究了其电磁特性。通过Bloch-Floquet理论推导了新型结构的色散曲线,通过色散曲线证明其为传输线型左手材料;提出了新型复合左右手传输线的等效电路模型,分别提取了平衡条件和非平衡条件下等效电路模型的参数值,由等效电路模型和电磁仿真得到的散射参数基本一致,证明了所提等效电路模型的正确性。提出的新型复合左右手传输线是平面结构,易于加工,且不需要缺陷地面结构,便于实际应用。     

左-右手系材料界面上的表面波

利用严格的电磁理论证明2种偏振入射都能在各向同性的负折射材料与正折射材料界面上激发表面波,并推导出了相应表面波的传播波矢和激发条件.针对电磁波在非线性左手系材料中的传播性质,研究左、右手系材料界面上非线性TE表面波的传播行为,分析表明:2种界面上的非线性TE表面波均存在频率通带和禁带.     

基于渔网结构的人工电磁材料结构参数研究

提出了一种基于渔网结构的新型低损耗改进型渔网结构左手材料,研究了其传输特性和材料有效电磁参数,计算表明其具有较宽的负折射带宽和左手带宽(介电常数和磁导率同时为负),同时数值研究了提出的结构的几何参数变化对材料电磁参数的影响.结果表明在结构参数相当大范围内保持了材料的左手物理特性.     

基于右手人工电磁传输线的差分移相器设计

结合宽带差分移相器的基本结构,以及新型右手传输线的色散特性,提出了一种具有任意相移量的新型右手人工电磁传输线的差分移相器,并针对该移相器提出了2种新型结构,分别采用"色散"右手传输线取代标准Schiffman移相器中平行耦合双线、或直接取代传统均匀传输线来作为移相臂,得到新的相位差分电路,并采用射频仿真软件ADS(Advanced Design System)进行访真分析.理论分析和电路仿真均表明采用该右手传输线制作的移相器在很宽的频带上具有恒定的差分相移量,并且在工作带宽范围内器件具有很小的插入损耗,比标准的Schiffman移相器有了更大的灵活性和适应性.     

基于多孔EBG结构的阶梯型微带天线设计

利用复合左/右手传输线理论(CRLHTL)和零阶谐振器理论(ZOR)对多孔型的电磁带隙结构(electromagnetic band-gap,EBG)的带隙特性作了分析研究.同时,利用电磁仿真软件HFSS对多孔型EBG结构单元和加载多孔型EBG结构的阶梯型微带天线进行了仿真分析,结果表明:通过选择合适的多孔EBG结构表面参数,可实现电磁特性的可控性.将多孔型EBG结构加载在阶梯型微带天线设计中,不仅能利用其带隙结构的特性改善天线的辐射特性,制约表面波的传播,提高天线的带宽和增益,而且能使天线结构更加紧凑,有利于实现集成化和小型化.这为含有多层多孔型EBG结构阶梯型微带天线设计提供了理论基础,具有一定的工程实际参考价值.     

太赫兹波段树枝状三维各向同性左手材料设计及特性研究

基于微波段二维树枝状左手材料的设计思想,设计了太赫兹波段的三维各向同性左手材料结构单元模型.采用金属Drude模型,运用等效媒质理论,仿真模拟了结构单元的电磁响应特性,计算了结构单元的有关电磁参数,分析了其缺陷效应和吸波特性.结果表明折射率在太赫兹波段1.17¹.38 THz之间为负值,并通过模拟负折射验证了其左手特性;在缺陷严重情况下,其左手特性将消失;通过对模型进行改进,在1.47 THz处出现了一个吸收峰,吸收率高达98%.该模型结构简单,研究结果为采用自上而下的方法制备三维太赫兹波段左手材料指出了途径.     

基于铁磁介质的左手材料

 超材料是近十几年来国际研究的热点,其中介电常数和磁导率同时为负数的左手材料是最典型一类代表,具有反向波、负折射系数等反常物理特性。左手材料虽然物理本质是等效连续介质,但实际上都是各种人工金属结构,物理特性决定于结构参数而非组成材料的特性。直接利用功能材料的本征物理特性产生负电磁参数进而获得左手特性,可以大大丰富左手材料的物理特性,并且将其跳出超材料设计的范畴,是左手材料领域中的特色研究领域。其中,基于铁磁介质的左手材料近年来已有较多研究。本文对基于铁磁介质的左手材料的研究进展做一综述。     

左右手材料的双层吸波体的设计与仿真

根据传输矩阵法和递推法导出了多层吸波体的反射率公式.利用遗传算法对吸波体各层参数进行了优化设计.分别仿真了右右手材料双层吸波体,右左手材料双层吸波体,左右手材料双层吸波体,左左手材料双层吸波体的反射率随频率的变化曲线.研究结果表明,右左手双层吸波体的性能最好.左手材料作为损耗层时反射率随频率的变化曲线出现多峰现象,有利于频带的展宽.     

导电导磁复合聚苯胺电磁参数及吸波性的研究

制备了两种磁性材料与聚苯胺合成的材料,采用3　cm波导式测量线在8　GHz～14　GHz频率范围内,用多点拟合的实验和计算方法对这类复合聚苯胺的电磁参数及微波吸收特性参数进行了测量.实验结果表明,复合聚苯胺在吸收剂中的浓度对电磁参数及吸波性能的影响很大.对Mn-Zn铁氧体复合聚苯胺,当浓度为0.23　g/cm     

聚酰胺酸溶液的动态流变行为

聚酰胺酸(PAA)是制备聚酰亚胺高性能材料的中间聚合物,因此聚酰胺酸溶液的流变行为对研制该类材料显得非常重要.对聚酰胺酸溶液的动态流变特性的研究发现,在低频下,储能模量G'与动态频率ω2以及损耗模量G"与ω呈线性关系;在高频下,G'和G"更趋向于与ω2/3成线性.同时,聚酰胺酸溶液表现出明显的切力变稀非牛顿流体特性,符合时温等效原理.     

电磁波在介电常数和磁导率俱为负数的媒质中的传播

从理论上分析了电磁波在介电常数和磁导率同时为负数的媒质中的传播特点.详细讨论了电磁波以垂直入射和斜入射两种方式照射到不同媒质的分界面时,电磁波的传播规律,介绍了右手物质和左手物质的分界面对电磁波传播的影响,并与两种右手物质的分界面对电磁波传播的影响进行了比较.     

含负折射率介质的光子晶体量子阱的透射谱特性研究

构建具有双量子阱结构的一维光子晶体(AB)m(CD)n(AB)m(CD)n(AB)m的物理模型[(AB)5(CD)n]2(AB)5,考虑介质为正折射材料或负折射材料情况,利用传输矩阵法对不同的n取值及C、D材料进行色散关系和透射能带谱的数值计算与分析,揭示光子遂穿多量子阱结构时谱线条数及其分裂的规律性.结果表明,当重复...     

CRLH结构的新型EPIRB天线设计

基于复合左/右手传输线(compositeright/left-handed transmission line,CRLH)理论,设计了供船舶救险报警系统用的、可工作于1.6GHz和2.4GHz的双频小型化EPIRB(emergency position indicating radio beacon,EPIRB)天线,对所设计天线进行了数学仿真.仿真结果证明,天线符合相关国家和国际标准,并且该天线相对于现有的鞭状EPIRB天线具有结构尺寸小、低剖面、易于制备和易集成等优点.天线能工作于2.4GHz频段,可用于近距离通信,扩展了天线的使用范围,为新型EPIRB天线设计提供了新思路.     

紧凑型复合左右手传输线电磁特性

提出了基于正六边形互补开口单环谐振器对的紧凑型复合左右手传输结构和其等效电路模型。通过对结构参数的仿真分析,明确了该型传输线的作用机理,实现了对谐振频点和带宽的操控;设计的传输线在4GHz处实现了左右手的无缝连接,其-10dB阻抗带宽达到了1.85GHz(3.61~5.46GHz),相对带宽达到了40.8%;采用转移参数矩阵与Bloch-Floquet理论对电路模型进行了深入分析,电磁仿真模型、等效电路模型和测试结果的高度一致性证明了等效电路模型的合理性与有效性;并提取了等效电磁参数模型,验证了该结构的负折射率与后向波传输特性。     

基于集总参数电容的新型混合左右手传输线设计

本文基于混合左右手传输线（CRLH-TL）理论,结合LC网络单元结构,使用贴片电容和终端短路微带线,设计并制作了CRLH-TL。此CRLH-TL结构小巧,易于实现,有较好的性能。实验测量结果表明：此CRLH-TL的带宽为1 GHz ~ 5 GHz;中心频率为2.97 GHz,此时传输线的相移为零;插入损耗低于1.3 dB,回波损耗大于10 dB。测量结果和仿真结果吻合较好。     

含有左右手材料的平板透射问题的研究

研究了由各向异性左手化材料和右手化材料构成的平板结构,利用传输矩阵方法,确定了平板结构的透射率和反射率．通过数值模拟方法,讨论了平板的厚度、组分的体积分数以及入射角对平板结构透射率的影响．结果表明,在结构厚度一定的情况下,对于不同的入射角,存在一个优化的体积分数,使结构的透射达到最大．同时垂直入时,透射效果最好．结果还显示了当结构的厚度足够小时,结构的透射既不依赖于组分的体积分数,也不依赖于入射角．此时透射率接近于1．表明结构可以实现全透．     

实现左、右旋偏振光可调性的新方法

利用斯托克斯矢量法分析了左(右)旋偏振光的产生原理,并由此推导出了将左(右)旋偏振光调为右(左)旋偏振光的新方法.     

Reflection and phase of left-handed metamaterials at microwave frequencies

We experimentally investigated the reflection and phase of the left-handed metamaterials (LHMs) in a rectangular waveguide for the normally incident microwave. The samples are constructed by periodically arraying the copper split ring resonators (SRRs) and wires. It is found that for the LHMs with one-layered SRRs, a reflection peak with a depth of -3.3 dB (i.e. with the reflectivity of 47%) occurs in the left-handed range. The dependence of reflection phase on the frequency is different from that of the transmission phase, and the reflection phase has an inflexion at the reflection peaks. For the LHMs with three-layered SRRs, the depth of reflection peak increases with the row number, i.e. reflection is weakened, and the reflection peak has a shift with respect to the left-handed transmission peak. It is thought that the interaction between different layers of SRRs is the reason of the shift.     

左右手材料构成的一维光子晶体的态密度

推导出了由左右手材料构成的双层结构的转移矩阵,计算了由N个该双层结构周期性排列所形成的一雏有限长度光子晶体沿其轴线方向的态密度．计算表明：在一定条件下,禁带中出现了非寻常的态密度．这些禁带中的态密度是由左右手材料构成的一维光子晶体所特有的,它们可用于制造完全不同于常规滤波器的、频带狭窄的新型滤波器．