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...     

基于传输线理论的SRR结构异向介质的研究

根据裂缝环状谐振器(SRR)的结构特点,以及SRR结构在入射电磁场的作用下的电荷、电流分布关系,得到一种描述SRR的等效电路模型,应用传输线理论推导出相应的电报方程,该模型能够精确表征SRR结构复杂的本构关系.仿真数据表明,该模型所描述磁导率的变化趋势与传统的分析方法的结果相吻合;预测SRR的谐振频率精度高.验证了该等效电路模型是合理的、可信的,对分析其负磁导率的产生机理、设计性能更完善的SRR结构的异向介质具有指导意义.     

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...     

基于微带结构的一维异向介质仿真研究

本文设计了一种基于标准微带结构的L-C传输线一维人工介质.仿真结果表明,在此种介质中传播的特定频率的电磁波表现出了明显的后向波效应,因而在此频段内可以视为具有负折射率的异向介质.     

异向介质在PIFA天线中的应用

给出了一种新型结构的谐振单元,在给定频段上有效地降低了异向介质的色散特性.在PIFA天线的底板中引入这种异向介质,极大地改善了天线的辐射特性.理论分析表明:在2.2 GHz到7.4 GHz频段内,异向介质PIFA天线的回波损耗小于-10 dB.加工调试了天线样品,测试结果验证了理论计算的有效性和设计的正确性.这一新型谐振单元的辐射特性,使该异向介质PIFA天线在无线通信中具有广阔的应用前景.     

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。     

电磁异向介质在阵列天线中的应用研究

为了抑制阵列天线单元的表面波,并减小阵元间的耦合效应,研究了电磁异向介质材料在抑制阵列天线互耦效应中的应用. 基于开口谐振环(Split-Ring Resonator,SRR)负媒质材料特性,将SRR结构单元加载于阵列天线之中,提出了具有互耦抑制效应的天线设计方法. 仿真结果表明：加载SRR结构单元后,天线谐振工作频点处的耦合系数降低了8.8 dB,即由原来的-16.3 dB降低到了-25.1 dB,而对天线阵列的增益和方向图没有太大的影响,可以满足工程的基本要求. 为设计低耦合的微带阵列天线提供了理论支持.     

BP神经网络在异向介质基本结构分析中的应用

为了减少传统数值分析法由于厚度谐振而引起的结果错误问题,实现异向介质高分析精度与高效率的共存,建立基于反向传播多层前馈型神经网络(BP神经网络)的异向介质电磁特性与介质敏感结构参数之间的神经网络模型,对异向介质的基本结构进行分析。实验结果表明,采用量化共轭梯度法的分析时间为145.535648 s,训练均方误差为0.00020679,所得结果与全波分析相吻合,满足工程要求。有效地克服了再次预测过程中提取参数的不稳定性,为异向介质的分析提供一种快速而准确的方法。     

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。     

内嵌异向介质平板透镜型喇叭天线特性研究

根据异向介质零折射特性,设计出一种平板结构的异向介质,由该异向介质构成了一种新型的透镜喇叭天线.利用CST Microwave Studio仿真软件优化设计出异向介质结构,并通过棱镜折射仿真实验验证了其零折射特性,然后将此结构嵌入到矩形喇叭天线口面上,对该天线的端口反射系数、辐射电场分布和增益等电磁特性进行了研究.研究结果表明:在16.10～17.20 GHz频段,异向介质透镜喇叭天线增益超过20 dB,比相同尺寸的未加异向介质常规喇叭天线提高2 dB以上,其口面利用系数可达0.60,定向性可与相同口径的最优喇叭相比,而纵向尺寸只有相同口径最优喇叭的56%,从而实现了喇叭天线小型化的目的.     

一种基于介质谐振器的新型电磁超材料

文章设计了一种基于介质谐振器的新型混合左右手结构。该结构由工作在横电模式TE的介质谐振器嵌入到平行平板波导中组成。数值分析表明：工作频带为12 GHz～14 GHz,在13.15 GHz频率下相移为零。该结构在整个通带内插入损耗低于0.6 dB,同时具有极低的通带波纹,表现出了良好的传输特性。与普通的混合左右手结构相比,其结构简单,插入损耗较低,在高频时导体损耗也较低,在超级透镜、天线等领域具有很好的应用前景。     

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。     

Novel design of tri-band bandpass filter based on fractal-shaped geometry of a complementary single split ring resonator

A novel electrically small composite right/left-handed transmission line (CRLH TL) cell based on the Minkowski-shaped geometry of a complementary single split ring resonator is proposed and analysed by the S parameters extraction method. EM simulation results have confirmed the roughly tri-band response of the proposed CRLH TL cell attributed to the fractal multiband nature. A tri-band bandpass filter (BPF) centred at 1.1, 2 and 2.74?GHz with minimum insertion loss 0.4, 1.1 and 1.45?dB was synthesised and fabricated by employing an additional two Hilbert-shaped quarter-wave open-circuit stubs which provided transmission zeros located between passbands to obtain high selectivity. This simple design concept was verified by measurement as well as simulation results.     

应用于THz波的非对称双开口环传输特性研究

设计并制备了一种适用于太赫兹波段的非对称双开口环结构,数值仿真和实验测量了其传输性质.结果表明,垂直极化时样品在低频的0.540 THz和0.925 THz处存在谐振点,来源于左右两开口环的LC谐振,电流和电场分布主要集中在两开口环的开口处;而在高频处(1.885THz)谐振点的表面电流具有相反的两个环流方向,电流和电场分布于整个样品表面,此处的谐振来源于两开口环耦合后的偶极子谐振.当太赫兹波平行极化该样品时,原来两个低频的LC谐振消失.实验测量结果与数值仿真具有很好的一致性.此结构超材料的传输特性研究对太赫兹波调制器、滤波器、吸收器及偏振器等器件设计和制备具有一定的指导意义.     

保偏SiO_2光波导环形谐振腔温度特性研究

利用低压化学气相淀积(LPCVD)技术研制了Si基SiO2保偏光波导环形谐振腔,通过测试不同温度下的谐振曲线,得到了谐振腔双折射率差温度系数,进而利用琼斯矩阵法建立了谐振腔温度特性分析模型,分析了温度波动对谐振腔两个偏振态输出谐振曲线的影响。分析表明,研制的Si基SiO2保偏光波导环形谐振腔芯片具有较好的温度特性,能在较大温度范围内避免温度波动带来的两个偏振态谐振谷的重叠现象。     

带有环形谐振器L型弯折光子晶体波导性能的研究

本文提出了一种带有环形谐振器的L型弯折光子晶体波导结构,利用时域有限差分法研究了该波导电磁波的传输性能.分析结果表明:该结构具有宽频带、高传输率等特点,在光通讯器件制作、光子晶体集成化等方面具有潜在的应用价值.     

Hilbert-shaped complementary single split ring resonator and low-pass filter with ultra-wide stopband, excellent selectivity and low insertion-loss

A novel Hilbert-shaped complementary single split ring resonator (H-CSSRR) with an alterative split gap was initially presented and studied. Transmission characteristics of several CSSRR cells were assessed by full-wave electromagnetic (EM) simulation and analyzed by electrical simulation (equivalent circuit model). Miniaturization mechanism as well as effective EM parameters retrieval is also involved. Comparing to conventional CSSRR, proposed H-CSSRR was demonstrated with a merit of lower primary transmission zero realized by negative effective permittivity and multi-resonance behavior attributing to self-similarity of Hilbert geometry. For application, a tunable assembled low-pass filter (LPF) by periodically loading H-CSSRR cells and open stubs is designed, fabricated and measured. Measurement results indicate that the designed LPF has many good performances such as relative low insertion loss (maximum 0.59 dB) in passband, ultra-wide stop-band characterized by 20 dB insertion loss (from 2.45 to 25 GHz) as well as steep rejection with sharp transition band (2.15–2.45 GHz) out of band. Excellent property and consistent numerical and experimental results of the developed LPF have confirmed the effectiveness of this design concept.     

四镜8字环形腔激光器的设计与实验研究

采用ABCD传输矩阵计算方法结合Matlab软件进行模拟计算,设计热稳定性良好的四镜8字环形激光谐振腔。该环形谐振腔在高功率泵浦条件下,腔模参数随热透镜焦距变化具有良好的稳定性。在腔内插入由法拉第旋光器和半波片组成的光学单向器,实现了单向运转。在泵浦功率为40 W时,获得最高功率为14 W的连续波单向1064 nm波长激光输出,光光转换效率为35%。     

基于”8”字形光纤谐振环全光纤MZI型梳状滤波器的设计与实验研究

为改善常规全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型 滤波器的输出特性,提出了由2个2×2光纤耦合 器和1个”8”字形光纤谐振环级联组成全光纤MZI型梳状滤波器的设计方案。根据基本结构 ,应用光纤 传输理论和矩阵理论,得到滤波器输出谱的表达式,对其特性进行数值模拟分析,结果表明 :当耦合器分光 比取一些定值时,可得到输出波形通带平坦、形态近似于方波的梳状谱图,其25dB截止带带宽和0.5dB通 透带带宽明显改善,其值分别为26.2GHz和38.4GHz;器件具有一定的抗偏差能力 降低了制作难度,传输损耗对滤波器消光特性的影响较小。实验结果与理论分析相吻合。