一种基于超材料的双频吸波器设计与实验研究

本文设计、分析和加工了一种单层双频超材料结构,该结构由3层构成,表层和底层由金属铜板组成,中间层为有损耗的介质基板FR-4.通过仿真优化表明,该结构在谐振频率5.32 GHz和9.77 GHz处吸波率分别达到95%和94.2%.实测数据显示在谐振频率5.15 GHz和9.45 GHz处的反射系数分别为-14 dB和-13 dB,实现了电磁波的双频强吸收.此外由于该结构具有正交对称性,因此具有极化不敏感特性,又经仿真得到该结构具有宽入射角特性.结果表明,该超材料吸波器在特定频段电磁功能器件领域具有潜在的应用价值.     

P波段吸波材料研究进展

吸波材料的出现极大改善了电磁环境,提升了武器装备的作战效能,但随着P波段探测技术的迅猛发展,研究具有"薄、宽、轻、强"特性的P波段吸波材料有着非常重要的意义。针对目前吸波材料存在的低频瓶颈,对传统吸波材料和超材料吸波体,从影响P波段吸收性能的因素及研究现状两方面进行了综述,并对未来P波段吸波材料的发展方向进行了总结与展望。     

电磁超材料在微波吸波材料中的应用探索

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的性质,可实现对电磁波传播性能进行新的调控,是近年来国际物理学、材料学和信息科学领域的研究热点。首先介绍了人工电磁超材料的概念内涵和近年来的发展概况,简要分析了国外人工电磁超材料研究的发展水平,以及美欧军事强国对超材料研究的重视和支持情况。重点介绍了南京大学开展的一些人工电磁超材料在微波吸波材料结构中的应用探索,包括超材料微波吸波结构的设计和分析、基于人工手征超材料结构的吸波结构设计、吸波频带可调节及可切换的微波吸波结构设计等。这些材料和结构运用人工超材料的特殊物理特性和参数的可设计性,与传统微波吸波材料相比,具有可调节的优势,有效提高了对电磁波的调控能力。     

超材料吸波体吸波特性研究

设计了一个强谐振超材料吸波体,它由电谐环振器(Electric ring resonator)和短导线组合而成.采用数值仿真法,在8～12GHz波段提取了这种超材料的s参数,并计算了其吸渡率.单层超材料吸波体在10.2GHz处达到吸收峰,吸波率达91.3%.多层组合吸渡体在9.72GHz处峰值吸波率接近100%.与传统吸波材料不同的是,该超材料吸波体完全由金属结构组成,通过对介电常数和磁导率的灵活调节,经优化设计即可实现对入射电磁波的高吸收.另外,通过尺寸变化的多层组合结构,利用不同吸波频段的叠加效应,实现了对吸波频带的拓宽.     

一种极化无关的多频带超材料吸波体的仿真与实验研究

设计了一种基于C型组合谐振结构的多频带超材料吸波体,通过CST微波工作室进行仿真分析,采用弓形法对超材料样品的反射率进行实验验证。仿真结果表明,该吸波体在3.28GHz、3.89GHz、6.61GHz、9.76GHz、11.43GHz实现了近完美吸收,吸收强度分别为99.67%、99.85%、98.10%、99.99%、99.25%,实测结果和仿真结果基本一致。通过表面电流分布、等效电路图以及理想阻抗匹配理论分析了该吸波体作用的物理机理。该超材料吸波体有极化无关的特性。     

可调谐超材料吸波体的数值仿真研究

设计了一个由周期排列的金属电谐振环(the electric ring resonator,ERR)与短导线(FR-4基板上)组合而成的超材料吸波体.在某一频段,该超材料吸波体能同时产生强的电谐振与磁谐振.采用数值仿真方法,在8-12GHz波段计算了该超材料的S参数,并分析了其吸收率变化规律.单层超材料吸波体在9.27...     

可调谐超材料吸波体的研究现状和发展趋势

超材料因其完美的吸波特性成为近些年来吸波材料的研究热点,但常规的超材料吸波体为被动式吸波,具有一旦制备成型,其吸波特性便无法改变的缺点,因此可调谐超材料吸波体逐渐成为主要研究方向之一。根据当前国内外可调谐超材料吸波体的研究情况,分类介绍了几种调谐方式,重点阐述了其模型结构和调控机理,并归纳了吸波特性曲线的变化趋势,以及与影响因素之间的关系,最后对全文进行总结,对可调谐超材料的发展趋势进行展望,并说明可调谐超材料吸波体对智能隐身的重要作用。     

吸波超材料研究进展

吸波超材料由于其独特的电磁特性,在过去十几年内成为吸波功能材料领域的研究热点.本文通过对近些年吸波超材料报道的归纳总结,对吸波超材料的研究进展进行介绍.经过多年来的发展,吸波超材料从最初的单一功能窄频段吸波特性逐渐向宽频带、宽角度入射、可智能调节等多功能方向发展,而在吸波频段的研究也由微波频段扩展至太赫兹、近红外、可见...     

水基吸波超材料的研究进展

吸波超材料已经成为国内外电磁隐身和防护领域的研究热点,并取得了一系列重要的研究成果。超材料独有的人工周期性结构能够引发特异的电磁特性,从而满足吸波器件“薄、轻、宽、强”的综合性能要求,其中宽频吸波仍然是超材料吸波器件设计的难点。与传统金属基吸收体相比,水在微波频段特有的频散效应有助于实现水基吸波体在此频率范围内的高效吸收。近年来,宽频水基吸波超材料已经取得了一定的突破,但依旧存在一些问题需进行总结分析。本文综述了近年来水基吸波超材料的重要研究进展,按照吸波介质与结构特性,分类介绍了基于单纯水、水溶液和复合型水基吸波超材料的主要特征,展开说明了水基吸波超材料在微波频段的应用优势,并在此基础上展望了水基吸波超材料多功能化的研究趋势。     

超材料吸波体及其3D打印制造研究进展

超材料吸波体由于其独特的电磁特性和较强的结构设计性等优点,成为电磁吸波领域的研究热点。而3D打印技术能够突破传统制造方式的缺陷,极大地提高设计自由度,因此利用其制备超材料能够实现结构与功能的一体化,逐渐成为超材料吸波体领域的重要发展方向。本文阐述了基于等效介质理论的超材料吸波体吸波机理,介绍了超材料吸波体在宽频吸波、极化和角度不敏感、动态可调性等方面的研究现状,进而归纳了3D打印超材料吸波体的研究进展以及现阶段3D打印超材料吸波体研究中存在的问题,并从吸波性能、结构设计、应用发展三个角度对3D打印超材料吸波体的未来发展进行了展望。     

新型偏振特性因子及其传递关系的研究

偏振遥感图像通常可以采用强度、偏振度、偏振角或HIS柱形彩色空间表征目标偏振特性.本文通过建立光束在多层介质中传递的简单模型,找到一种新型偏振特性因子.此偏振特性因子所成图像是偏振度图像和偏振角图像信息复合的结果,其实质反映了偏振光束中的线偏振光的光强相对含量及它的偏振角方向.对伪装过的车牌进行偏振成像,实验表明此偏振特性因子可以用于特定环境下的伪装辨别.     

Design of metamirrors for linear to circular polarization conversion with super-octave bandwidth

In this paper, bandwidth improvement of reflection-mode linear to circular polarization converters (RMCPs) is studied. The proposed RMCP is based on multi-layer rectangular patches. Equivalent transmission line circuit of multi-layer reflection-mode polarization converters is used for designing the proposed metamirror. In addition, the approximate equation of axial ratio (AR) of the reflected wave is obtained from the structures containing rectangular patches on each layer. Polarization converters containing multi-layer rectangular patches can be utilized for different ranges of frequencies. However, the frequency range of 2–8 THz is considered in this paper without losing generality. The incident wave is assumed to be linearly polarized with 45° polarization angle. AR equation is used for initial optimization of the dimensions of rectangular patches to obtain the widest possible bandwidth of RMCPs with two- and three-layer patches. Secondary optimization is applied after specifying largest dimensions of the unit cell and excluding them from the variables of optimization. Finally, modified dimensions of the three-layer RMCP are obtained using parametrical study in simulations. The proposed three-layer polarization converter has the 3 dB axial ratio bandwidth of more than 116% and the permitted incident angle of higher than 25°.     

双拓扑绝缘体介质界面的反射波极化调控特性

本文对两种三维强拓扑绝缘体分界面的反射极化现象进行了研究,得到了线偏振光完全转化的普适性充要条件.通过分析分界面的直接反射率、交叉反射率以及极化转化率,发现该模型利用现有的拓扑绝缘体材料就可以实现线极化波的完全转变,突破了需要新的较小介电常数的拓扑绝缘体材料才能完全转化的限制.该转化过程可以利用克尔旋转角进行验证,并给...     

低交叉极化高隔离的双极化天线

设计了一种应用于WLAN的具有低交叉极化和高隔离度的双极化天线.天线由3层功能层和2层介质基板间隔层叠而成.3层功能层分别为1个方形辐射贴片,2个带有发夹谐振器的馈电网络和1个刻蚀H形缝隙的接地板.发夹谐振器和辐射贴片构成一个二阶滤波天线用以展宽天线的带宽.通过在接地板上蚀刻H形缝隙降低了天线端口间的耦合电流,改善了天...     

小温差情况下温度梯度铁电材料零极化偏移现象的理论验证

采用平均场近似下的横场伊辛模型理论,引入描述铁电畸变的分布函数,同时考虑量子起伏效应,研究了温度梯度铁电材料的极化偏移特性,重点针对小温差情况下温度梯度铁电材料极化偏移消失的实验现象进行了理论验证。研究表明,温度梯度的存在导致了材料内部的极化强度的梯度分布,量子起伏效应对温度梯度铁电材料的性质有十分重要的影响,本工作关于温度梯度铁电材料极化偏移的研究结果与实验研究取得了定性一致的结论。当同时在考虑铁电畸变和量子起伏效应时,小温差情况下温度梯度铁电材料极化偏移消失的实验现象得以验证。     

超材料对电磁波的极化转换及不对称传输研究进展

超材料新颖的电磁特性使它在许多领域都具有潜在的应用价值,如极化旋转器、类二极管等光子器件。综述了超材料中电磁波的极化转换的研究进展,包括线极化波之间、线极化波和圆极化波之间、圆极化波之间的相互极化转换,以及超材料的线极化波和圆极化波的不对称传输,并阐明了利用类Fabry-Perot谐振腔增强线极化波和圆极化波的不对称传输效应的机制。     

基于DOP监测的PMD补偿的实现与性能分析

针对偏振模色散(PMD)限制光纤通信系统向高速率和长距离发展的问题,本文提出了基于偏振度(DOP)监测的PMD动态自适应补偿系统的设计方案.该方法根据DOP与差分群时延(DGD)之间的关系,通过控制算法实现DOP最佳值的搜索和跟踪,由DOP的变化反映PMD的大小及其补偿效果,采用调节偏振控制器波片的角度和可变时延线,调整两基本偏振态,不断优化DOP使其趋于最佳值,构建了闭环补偿系统.实验结构表明,发生裂化的信号波形得到了有效恢复,眼图张开度得到明显改善.实验中,系统的补偿响应时间约为110 ms,补偿后信号的误码率为3.59e-16,达到了系统对传输误码率的要求.     

独立通道偏振罗盘信息检测方法及传感器设计

目前偏振光导航传感器大多以POL-神经元模型为基础,误差主要来源于通道间信号增益差异,以及检偏器阵列的相对角度误差。为了提高偏振罗盘信息的检测精度,提出了一种独立通道偏振罗盘信息检测方法。利用三个相互独立的偏振光检测通道测量大气偏振信息,获取航向角信息。并且,结合分时复用技术,设计了独立通道偏振光导航传感器,提出了相应的标定方法和误差补偿算法。实验结果表明,独立通道偏振光导航传感器能够显著降低偏振罗盘信息检测误差,补偿后传感器误差在±0.05°以内。     

Superconducting UCN Polarizer for a New EDM Spectrometer

A test experiment has shown that the number of ultracold neutrons (UCN) of one polarization state, transmitted through a 100 μm Al foil when placed in a 5 T magnetic field, is greater by 3.8 times. The increased transmission is due to the higher velocity of the UCN passing through the foil.