“王”字型左手材料结构的设计与仿真

针对目前由金属开口谐振环与金属杆构成的左手材料结构存在构造比较复杂、工艺实现较难的缺点,设计实现了一种基于金属条的改进结构-"王"字型结构。通过理论分析和电磁仿真软件Ansoft HFSS 10模拟仿真,利用散射参量法提取参数结果表明该结构可以在X波段实现介电常数和磁导率同时为负。讨论研究了该左手结构的金属条宽度、中间缺口宽度、中间条宽度三个结构尺寸参数变化对谐振频率和透射峰幅值的影响,结果表明三个参数的变化都会对二者产生影响,其中金属条宽度改变对透射峰值影响幅度相对较大,缺口宽度改变对谐振频率影响幅度相对较大。     

左手材料在天线中的应用研究进展

从理论上解释了左手材料用于天线设计时实现天线高指向性、高效率、小型化以及大扫描范围的原因,重点介绍了基于金属谐振结构和复合左/右手传输线(CRLH TL)结构的左手材料用于天线设计时的研究进展,指出金属谐振结构在提高天线方向性、增大天线增益、减小天线体积等方面具有很大优势,CRLH TL结构在提高天线带宽、增加天线频带、增大漏波天线扫描范围等方面具有潜在的应用价值。     

基于双Y型金属条的二维左手材料设计

以经典的周期性排列金属细棒和开口谐振环结构左手材料为基础,提出了一种以氧化铝陶瓷片为介质板,平行金属片和细金属条附于其表面的双Y型二维左手材料结构。利用三维电磁仿真软件进行电磁仿真,通过Kramers-Kronig关系改进NRW算法计算等效参数。结果表明,该结构单元在9.3～17.3 GHz范围内均有左手通性带出现,相比于同类二维左手材料展现出更优秀的宽频带特性以及各向同性,具有更强的实用性和易拓展性。该研究对于未来二维左手材料的发展具有参考价值。     

左手材料对介质谐振腔谐振参数的影响

"左手材料"是与传统材料性质相悖的另外一种材料。根据"左手材料"的特殊性质,采用理论计算与模拟仿真相结合的方法,对影响谐振腔谐振参数的因素进行分析,得出了填充介质的材料属性与谐振腔品质因数、谐振频率的关系。结果显示,"左手材料"的填充,会影响谐振腔的品质因数,相较于介电常数,材料磁导率的作用效果更明显;"左手材料"可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率。这相较于传统理论而言有了进一步的进展,为探索和设计新颖的谐振腔提供了理论依据。     

左手材料设计的研究进展

阐述了左手材料的基本概念和性质,介绍了目前几种常见金属基元左手材料的结构、基本原理及特点,综述了左手材料近年来的研究动态及发展前景,指出左手材料要得到应用必须向低损耗和宽带宽方向发展。     

左手材料设计与制备的研究进展

左手材料是一种介电常数ε和磁导率μ同时为负值的超材料,具有许多非常奇异的电磁学性质.阐述了左手材料的基本概念和性质,介绍了能够同时实现负介电常数和负磁导率的Ω形、S形和树枝等单一结构,综述了利用机械加工法和化学制备法制备的高频段负磁导率材料,以及基于耦合作用的电磁波垂直入射条件下左手材料的设计与制备方法,阐述了超材料负磁导率或左手行为的验证方法,最后展望了左手材料的应用前景.     

YIG/SRR结构的磁可调太赫兹左手材料

利用钇铁石榴石(YIG)在外加磁场作用下,等效磁导率为负值和电谐振环结构可以实现负介电常数的性质,组合设计出了一种新型磁可调左手材料.通过理论分析与计算表明,该结构在太赫兹频段范围内实现了左手通带,且左手通带可以随着外加磁场的增大而产生蓝移,达到了磁可调的目的.该结构具有通带性能良好、损耗低、制作方便等优点,在未来太赫兹波功能器件设计中具有广泛的应用前景.     

基于左手材料的小型化差分微带天线

本文提出了一种应用于WiMAX的小型化差分微带天线,并通过在辐射贴片刻蚀U型缝隙的方法实现天线的小型化.与传统的半波长天线相比,该天线的尺寸为15 mm×15 mm(0.38λg×0.38λg).为了改善天线的带宽性能,设计了一种新型的哑铃型开口环金属线复合周期结构的左手材料,并将左手材料作为天线的覆层.仿真和测量结果表明:覆层左手材料的小型化差分微带天线的带宽为8.5%(3.4 GHz^3.7 GHz),峰值增益为3.8 dBi.     

左手材料的研究进展与应用前景

左手材料是一种介电常数ε和磁导率μ同时为负的人工复合材料,具有许多反常的物理性质,是材料、电磁、光学等领域的热门研究方向.在结合国内外研究现状的基础上综述了左手材料的理论、结构特征、制备工艺、性能测试等,最后探讨了左手材料的发展趋势、应用前景和亟需解决的问题,以期获得对左手材料更为深刻和全面的理解.     

左手材料的研究及应用

<正>左手材料(Left-Handed Materials,LHMs)是超材料的一种,是指自然界中不存在的、介电常数(ε)和磁导率(μ)同时为负值的、具有奇异电磁特性的人工结构,主要应用于微波器件、     

谐振型吸波材料的理论分析与实验研究

本文提出一种以EPS空心球为基体材料的谐振型吸波材料.由电磁波理论,推导出包覆碳粉的EPS空心球的谐振频率和谐振波长,并对这种吸波材料的吸波性能进行了实验研究.经测试,碳粉最佳体积含量为4%,EPS空心球最优粒度为2mm.在测试频段内,低频(2.4～3.85GHz)吸收达到40dB,高频(8～12.5GHz)在45dB以上.最后对这种谐振型吸收材料的阻燃性进行了测试,达到美国UL94V-1级标准.     

一种新型双极化基站天线系统的设计与分析

随着现代通信技术的不断发展,在基站天线系统设计上逐渐采用双极化的方式。本文主要是对双极化基站天线进行研究,研发出了一种新型的宽频带双极化基站天线,评对其进行了模拟仿真。它因具有较宽的频带,同时它的带宽隔离效果好,还具有低交叉极化、性能稳定化、小型化的特点。众所周知,天线在我们的日常生活中起到了很大的作用,它可以接收无线电波系统发射的电磁波,同时也可以向外发射电磁波,因此,天线性能的好坏决定了整个通信系统是否能正常工作。     

基于超材料的超薄双频吸波器设计与制造

设计并制备了工作于厘米波(3~30GHz)和毫米波(30~300GHz)的"三明治"式圆环套十字结构的双频吸波器,基于CST 2015全波有限积分法仿真并分析了胞元的结构尺寸和材料参数对吸波器性能的影响。采用在双面溅射铜的环氧树脂板上激光烧蚀的工艺制备出谐振点在17.595GHz、36.9GHz的双频吸波器,制备出的吸波器厚度为谐振波长的1/85和1/41,峰值吸波率为99.764%,半波峰宽为0.616GHz和0.878GHz。该吸波器具有偏振不敏感和超薄特性的同时兼具入射角选择性,制备的样片测试结果很好地证实其优异的吸波性能。该吸波器设计灵活、性价比高、吸波性能好,拓展了军事领域雷达波屏蔽的思路。     

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.     

基于LTCC宽频带双频差分天线的研究与设计

提出了一种新型宽频带双频差分天线.该天线基于低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-Fired Ceramies,简称LTCC)技术,采用矩形环状贴片,并使用两条叉形微带馈线进行差分馈电,是一种具有平衡结构的宽缝隙天线,该结构使得天线拥有很宽的频带宽度.天线两频段的中心频率为2.63 GHz和5.13 GH...     

多孔材料吸声性能分析与设计优化

多孔材料的吸声性能依赖于基体材料的性质、孔的形状与尺寸以及孔隙分布方式。利用多孔材料的高吸声性能和可设计性特点,研究和设计高吸声制材料与结构意义重大。采用表面阻抗法和传递矩阵法研究规则有序的圆柱形孔多孔金属材料与结构的声传播特性,建立声能吸收率与孔的尺寸和孔隙率之间的解析关系,并以圆柱形孔的尺寸沿材料厚度方向的变化规律为设计参数,建立以特定频率下层状多孔结构声能吸收率为目标的优化问题的提法和求解方法,得到一种具有较高声能吸收率的梯度多孔结构。     

基于集总电阻的“十”字型宽频超材料吸波体仿真和分析

设计了一种三维结构的超材料吸波体,该结构上部由“十”字型基板侧面加载多个方形谐振环组成,底部采用铝板作为反射底板,超材料吸波体厚度为11 mm.数值模拟结果表明,加载集总电阻后,实现了多频谐振吸收向宽频吸收的转变,在5.62 GHz～13.90 GHz频率区间吸收率大于90%,相对带宽达到84.4%;超材料吸波体在横磁波(TM)的模式下具有较好的宽角度吸收特性.S参数反演法计算等效电磁参数结果表明,超材料吸波体在宽频的吸收机制基于良好的阻抗匹配和电磁谐振;结合谐振点的场图,进一步验证了电磁谐振耦合时,能量损耗通过集总电阻的欧姆损耗完成.方形谐振环单独作为谐振结构的仿真结果显示,复合谐振结构的宽频高效吸收是源于各谐振环的相互叠加耦合.     

基于材料体验的产品创新设计方法研究

目的材料作为产品创新设计要素,将材料体验融入产品创新设计实践中,利用可拓学理论,将产品设计要素变量分类,建构产品设计创新的迭代过程。方法结合用户的个性化需求,提出基于材料体验的技术原理、特性、情感力3个设计要素,建立设计要素的物元变换模型。通过物元变换模型对产品功能要素和产品需求要素分别进行分析、变换、推理、判断,最终生成解决问题策略的方法,用表征化和形式化的模型推导演算出从发现问题到生成解决问题的策略。结论根据模型推导,充分发挥材料体验在产品创新设计中的推动力,实现差异化补偿的积极用户体验,给用户带来新的服务力。通过设计案例证明了该方法可有效提升用户满意度,为实现产品的集成创新提供了新的途径。     

一种局域共振型声学超材料的半解析建模与带隙机制研究

基于声学黑洞(acoustic black hole, ABH)弧形梁体积小且模态频率丰富的特点,将声学黑洞弧形梁作为附加结构周期分布在直梁上,达到促进局域共振效应和拓宽低频带隙的作用,由此构建一种新的局域共振型声学超材料。针对局域共振型超材料,采用高斯展开法,建立其半解析理论分析模型,基于零空间法处理其内部连接以及周期边界条件,并通过有限元法验证半解析理论分析模型的准确性。分析和计算其能带结构,研究结构参数以及ABH效应对布拉格带隙以及局域共振带隙的影响机理。研究结果表明,该半解析理论模型能够对结构的带隙进行有效计算,附加弧形ABH的陷波机制能够促进结构的局域共振效应并对主梁进行有效减振,为声学黑洞声学超材料的应用提供了新的思路。     

深潜浮力材料的结构分析与设计

本文详细分析了空心微球填充的树脂类材料的结构,讨论了轻质填充物（空心微球）的结构与力学性能,计算分析了空心微球的结构与性能对复合材料性能的影响。以普通玻璃微珠填充的环氧树脂材料为例,分析了玻璃微球填充的最大比例与可能得到的浮力材料的最高性能。总结了浮力材料的设计原则和和发展方向。