基于SRR结构的多频带频率选择表面

为实现频率选择表面(FSS)的多频带特性,将开口谐振环(SRR)结构引入多频带FSS的设计中.基于等效电路和仿真模型分析了单个SRR的电磁谐振特性,及其作为FSS结构单元而产生的电磁耦合.最后,利用有限元仿真软件HFSS计算了理想状态下无穷大周期性结构的多频带FSS,并通过对FSS的传输和反射频谱研究,揭示这种FSS谐振频率与SRR结构基本几何参数的内部关系.     

新型异向介质及其在滤波器中的应用

提出了一种结构简单、损耗小、阻带宽的新型异向介质单元.在对该异向介质单元进行等效电路分析的基础上,研究了其结构参数对电磁波传输的影响,并利用S-参数提取法对其等效磁导率和介电常数进行了提取,揭示了该异向介质单元的带阻工作原理并进一步验证了其等效电路和分析的合理性.采用该异向介质单元设计出的截止频率为9.6 GHz的波导...     

E型左手材料

由于E型结构具有产生负磁导率所需的等效电感和等效电容,据此提出一种新型左手材料,用E型SRR来实现负的磁导率,金属线结构来实现负的介电常数。等效模型分析证实这个结构确实能够实现稳定的左手特性。有限元法仿真并用S参数法提取等效介电常数、等效磁导率和折射率,得到样本在11.5～14GHz频段内具有明显的负折射率特性。棱镜折射实验也再次证明了该结构的负折射率特性。     

一种新型SRR缺陷地面结构低通滤波器

该文提出一种新型开口谐振环(Split-Ring Resonator, SRR)缺陷地面结构(Defected Ground Structure, DGS)。这种结构与传统哑铃形DGS结构相比,具有陡峭的带隙和平坦的低通特性。文中详细分析了开口谐振环DGS单元的等效电路以及结构参数与电参数之间的关系。在此基础上提出一种加载开路枝节的SRR DGS单元模型以提高带外抑制,采用这种单元的级联周期结构设计并制作了一种紧凑的S波段低通滤波器。测试结果表明,该滤波器带内插损小于0.5dB,带外抑制度在30 dB以上。     

低维异质结构光存储单元的等效电路建模及模型

通过新型量子点-量子阱混合异质结构的光存储单元的实际测试结果进行了等效电路建模,运用模型描述响应电流与偏置电压以及器件电容与偏置电压之间的关系.将该新型光子存储器件的实验数据与建模仿真结果进行了对比,发现两者能较好地吻合,从而验证了等效电路模型的正确性.该模型用于实现对该光存储器件器响应信号的匹配读出,对该类型光电器件读出电路的研究具有指导作用.     

一种超材料的平面型频率选择反射面特性研究

为降低频率选择反射面的设计维度和制造成本,研究了开口谐振环的结构尺寸对谐振点的影响,提出了一种双面印制型开口谐振环(Split-Ring Resonators,SRR)结构.利用负磁导率超材料,设计了一种双面印制型SRR结构,在平面内对SRR正交排列形成双面印制型频率选择反射面,对馈源频段的垂直极化波反射,而对其它频段来波透射.通过对新型频率选择反射面的测试,测试结果表明符合设计频率选择反射面(Frequency Selective Reflector,FSR)的反射性能.     

基于谐振环的太赫兹吸波体等效电路研究

以常规开口环谐振器(Split ring resonator,SRR)结构的"超材料"太赫兹吸波体为例,首先用CST Microwave Studio软件对吸波体的吸波特性进行仿真。然后,根据横电(TE)模和横磁(TM)模入射时表面电流分布情况,分别建立了超材料太赫兹吸波体对两种入射模式的等效电路模型。最后,从理论上对等效电路模型进行了验证,并利用等效电路模型研究了吸波体结构参数对其吸收峰位置的影响规律。提出的等效电路模型对于"超材料"太赫兹吸波体的结构设计与性能分析具有十分重要的指导和参考价值。     

Ka频段阵列天线的去耦结构设计

设计了一种应用于Ka频段的新型去耦结构,分析该结构去耦效果。通过建立“d”形共面紧凑型电磁带隙(UC-EBG)结构的等效电路模型,化简分析得到其带阻滤波特性。基于保角变换和椭圆积分计算去耦结构的分布参数,等效电路仿真结果与去耦结构仿真相一致。将该去耦结构用于阵列天线,提高了阵元间的隔离度,降低了阵元互耦效应。     

电感器磁芯材料特性的参数分析法

文章给出EMI电源滤波器用电感器的高频等效电路模型,并提出一种获得磁芯材料特性的参数分析方法.通过测量磁性磁芯电感器的插入损耗,进而得出材料的有效磁导率.对典型的罐形磁芯电感器进行测试、分析与计算,得出了有效磁导率随频率变化曲线,并分析了误差产生的原因.     

多层介质频率选择表面的等效电路分析方法

基于数值仿真计算和微波网络理论,提出了一种多层介质中频率选择表面(FSS)等效电路的分析方法.该方法物理过程直观,计算量小,适用于二维任意形状FSS等效电路的精确求解.以方形贴片型FSS为例验证了等效电路模型的准确性,并分析了多层介质对其等效电路参数的影响规律.最后,基于滤波器理论与FSS等效电路模型设计了双层带通型FSS,计算结果表明全波仿真结果与理论计算结果基本一致,为多层FSS的综合设计提供了一种精确设计方法.     

基于裂缝谐振环周期结构的频率选择表面

介绍了一种利用裂缝谐振环构成的缝隙型频率选择表面。使用有限元法对这种频率选择表面的电波传输特性进行了全波仿真分析。同时,提出了简单的L-C等效电路模型,并结合巴比涅原理分析预测了这种频率选择表面的谐振频率。分析结果表明,频率选择表面的谐振频率由单元结构决定,受单元周期的影响较小,而且透射波具有沿垂直于裂缝方向的极化选择性。实验测量结果与理论分析吻合。     

宽频太赫兹异向介质吸收器研究

利用异向介质吸收器的传输线模型及CST仿真软件对其太赫兹波段的宽频吸收特性进行了研究。结果表明：异向介质吸收器对太赫兹电磁波的吸收主要来源于开口环共振单元(SRR)的LC共振。提出了两种使异向介质吸收器获得宽频太赫兹吸收的方法：一是增加LC共振中的等效电阻R,能有效扩展吸收带宽到100GHz以上;二是通过优化具有双吸收...     

具有宽带特性的超材料设计与分析*

分别提出具有宽带负磁导率特性的圆盘结构超材料和具有宽带双负特性的互联圆盘结构左手材料。对任意极化的垂直入射波,圆盘结构超材料可在8.71GHz到15.19GHz的频段上产生负的磁导率,而互联圆盘结构左手材料则可在6.04GHz到7.40GHz的频段上产生双负特性。通过有限元仿真、本构参数提取、表面电流分布计算、结构参数扫描等方法,对圆盘结构进行了详细分析。结果表明,该结构通过外加磁场激励起的电流环路构成磁谐振回路,进而获得负磁导率特性。利用无限划分的方法,分析了该结构实现宽带特性的原理,推导了等效的磁谐振频率和品质因数的计算公式,并给出其等效电路结构。通过参数扫描,分析了贴片半径、基板介电常数、损耗特性和入射角大小对负磁导率特性的影响规律。对互联圆盘结构左手材料,在提取其等效本构参数的基础上,着重分析了电响应特性,详细推导了等效电等离子体频率的计算公式。     

六边形环复合吸波超材料性能的等效电路分析方法

该文提出一种针对六边形环复合吸波超材料吸波性能的等效电路分析方法。基于六边形环谐振特性建立了等效电路模型,通过对六边形点阵分布的傅里叶分析,提出了等效分布周期参数,给出了基于模型尺寸的RLC参数提取方法。与全波仿真结果比较,所提出的等效电路模型对分析多种尺寸的六边形环复合吸波材料具有较好的适用性和准确性。通过样品制作和测量,进一步验证了该模型的有效性,最后实现了一款工作于1.7～5.7 GHz的宽带雷达吸波材料。     

A Compact Thin-Film Sensor Based on Nested Split-Ring-Resonator (SRR) Metamaterials for Microwave Applications

In this paper, we propose a novel metamaterial-based microwave thin-film sensor that incorporates multiple split ring resonators in a compact nested structure. The special feature of the proposed sensor is that the nested SRR structure has more split gaps than the classical SRR structure. The sensing performances are numerically investigated using a three-dimensional full-wave electromagnetic solver based on the finite integral method. The simulated results show that comparing with the traditional SRR structure, the nested SRR structure has low operating frequency (corresponding to a miniaturization by 22.6% in size), low nonlinearity error, and high sensitivity. At the same time, these results demonstrate that our metamaterial design may be well suited for biosensing. Moreover, the proposed structures provide more design flexibility. It can be extended to the terahertz frequency range, which will open a new route for metamaterial application toward sensing of chemical and biomedical molecules with different mass concentrations as well as detecting chemical reaction.     

一种超宽带异向介质共面波导馈天线

基于裂缝谐振环的降频技术,利用色散性稳定、频带宽、电尺寸小的异向介质结构,设计了一种加载异向介质的新型平面波导馈天线（CPW-fed antenna）,实现了天线的宽带小型化。修正的PIFA传输线模型中,利用异向介质的谐振电路取代了传统辐射贴片不连续性而引起的电容效应。仿真和实测数据表明,该天线-10 dB相对带宽超过了80%,物理尺寸也缩减了近一倍,其谐振频段3.5～8.3 GHz内得到全向的辐射方向图。     

基于Floquet模式的异向介质参数提取方法

基于TEM波作用下SRR(开口谐振环)异向介质的解析分析,确立了3种摆向下SRR结构的负参数谐振响应。将Smith的异向介质参数提取方法推广至Floquet模式下,并比较了两种方法的S参数。逐一分析了不同摆向下异向介质的负效应,证明了解析分析的正确性。与传统方法相比,基于Floquet模式的参数提取有效地减少了S参数的计算时间,更有利于分析异向介质的双各向异性。     

基于超介质的超宽带小型化天线设计

采用SRR 环和CLP 环两种不同谐振单元,构造了一种新型超介质结构单元。该单元的电谐振和磁谐振的谐振频点比较接近,易于频带融合,从而拓展超介质材料双负(介电常数和磁导率都为负)特性的频率带宽。利用加载的方法,在单极子天线上加载该种新型超介质结构单元,以改善天线的辐射特性。利用电磁仿真软件对其进行了仿真设计和优化。仿真结果表明,该天线实现了超宽带工作,在3. 8 ~ 14GHz 的频率范围内,驻波比小于2;同时,天线实现了高增益特性,在整个频率范围内,增益都高于7dB。最后,对天线进行了加工测试,实验测试结果与仿真结果基本吻合,进一步验证了该天线的工作性能。