新型三维贴片组合左手材料单元的设计

针对谐振频率在4.5GHz、带宽超宽及损耗低的左手材料(left hand material,LHM)的设计问题,本文设计了一种由铜片组成的新型三维左手材料。该新型单元结构在三维空间内实现了等效负导磁率和等效负介电常数,通过商业仿真软件(high frequency structure simulator,HFSS)完成设计,并通过Matlab软件与NRW算法进行计算。研究结果表明,该结构在2.4～5.5GHz范围内具有双重负面特性,谐振在4.5GHz左右得到实现,谐振频率低,绝对带宽高达3GHz。该研究具有较高的实际应用价值。     

基于左手材料的微带贴片天线

为实现微带天线的小型化,提出了一种基于左手材料的微带贴片天线。该天线在普通贴片天线底板上加载左手结构,利用左手材料的相位补偿特性,突破了传统微带天线的半波长限制,实现了微带天线的小型化设计。利用电磁仿真和实验分析了天线的性能,实验结果表明,加载左手材料结构的微带贴片天线的电性能优于传统贴片天线,且尺寸仅为传统天线的67.5%。     

四单元微带贴片天线阵的设计与实现

为了降低微带天线阵的设计成本、缩短研制周期，研究了利用数值仿真技术设计微带天线阵的方法．采用“设计-仿真-调整-仿真-制作-测试”的设计、实现过程设计了一个四单元的矩形微带天线阵，并进行了测试．测试结果满足实验要求，也证明了该设计方法的正确性．     

在求解二维温度场问题中三角形与矩形联合单元的应用

这里介绍应用三角形与矩形联合单元以求解二维温度场的问题。这种离散力法,既保持了三角形单元较简单灵活的特点,又具备矩形单元较精确的性质。对实例计算的结果是比较满意的,说明这种联合单元可以作为一种独立的算法。     

Ku波段宽频带微带贴片天线的单元设计

运用口径耦合的馈电方式及叠层贴片形式设计出一种新型的用于Ku波段通信的宽频带微带贴片天线.单元天线的设计利用了底部馈电的耦合缝隙,缝隙采用矩形槽形式,并在叠层贴片间引入空气隙,以降低介质板的平均相对介电常数,即降低了该微带天线的Q值,从而达到了增大频带宽度的目的.测试结果表明,单元天线端口驻波比小于2(VSWR＜2)的相对带宽达到20.5%,理论计算结果与实测值非常一致.     

Ku波段宽频带微带贴片天线的单元设计

运用口径耦合的馈电方式及叠层贴片形式设计出一种新型的用于Ku波段通信的宽频带微带贴片天线。单元天线的设计利用了底部馈电的耦合缝隙，缝隙采用矩形槽形式，并在叠层贴片间引入空气隙，以降低介质板的平均相对介电常数，即降低了该微带天线的Q值，从而达到了增大频带宽度的目的。测试结果表明，单元天线端口驻波比小于2（VSWR〈2）的相对带宽达到20．5％，理论计算结果与实测值非常一致。     

2．4GHz四单元微带贴片天线阵的设计与仿真

为满足2.4 GHz ISM频段无线宽带定向通信要求,设计了一种口径耦合的小型四单元短路贴片天线阵,采用短路面加载辐射贴片,使单元贴片天线长度缩小一半,仿真结果表明,天线阵工作于ISM频段2.42～2.4835 GHz,增益达到11.5 dBi.同时设计了加反射板的宽频带四单元平面单极天线阵,天线中心频率为2.4 GHz,|S11|<-14 dB为500 MHz,相对带宽是20 %,增益达14.7 dBi.     

基于矩形贴片天线的应变测量技术

为了研究基于矩形贴片天线的应变测量技术,根据传输线模型,分析了矩形贴片天线与应变间的作用机理,明确了天线辐射单元尺寸受应变影响,可导致贴片天线中心频率发生偏移,且获得了频率偏移量与应变间的线性关系理论表达式.设计3种不同中心频率的矩形贴片天线,利用高频结构模拟器(high frequency structure simulator,HFSS)电磁仿真软件和拉伸应变检测系统,对不同应变状态下,贴片天线中心频率随应变的变化趋势进行了仿真与实验测试.仿真和实验结果表明:贴片天线的中心频率的偏移量与应变之间线性关系明显,且贴片天线的中心频率越高,应变灵敏度越大.利用矩形贴片天线作为应变传感器,可满足结构应变测量要求,为结构健康无线监测研究奠定了基础.     

一种高增益多频带微带贴片单元的设计

设计了一种由圆、正八边形、矩形组合构成的微带贴片天线,其使用同轴线馈电。采用有限元法对所设计天线的电特性进行了仿真研究。同时也对天线在不同尺寸参数下的性能指标进行了对比分析。结果表明,天线兼具高增益和多频带的特性,在2.25~2.33GHz、3.51~3.7GHz、4.34~4.6GHz频带内,带内回波损耗全部小于-10d B,天线最高增益达到7.37d B,且天线的E面和H面辐射波束较好,半功率波束宽度约是60°;仿真结果证实了所设计的天线具有良好的性能指标。     

左手材料的奇异特性

左手材料是指一种介电常数ε和磁导率μ同时为负值的材料。近几年在实验上取得了突破性的进展,尤其是在2003年,被美国的科学杂志评为当年十大科技进展之一。本文介绍了左手材料的概念、原理和它具有的负群速度、负折射率、理想成像、逆Doppler频移、反常Cerenkov辐射等种种奇异的物理性质。并回顾了这一领域近年来的发展状况。     

嵌入超材料埋藏介质贴片引向天线设计

设计了一种埋藏介质贴片引向天线,工作在2.4 GHz的无线工业、科学、医学频段,该天线采用金属片与介质板层叠安放,辐射方向垂直于天线表面,属于端射天线.嵌入了超材料结构,剖面结构尺寸缩小为原天线的69%.同时,天线匹配性能有所提升,辐射特性优于原天线.采用有限元全波仿真技术对天线的设计进行了分析和优化,改进后的天线在2.4 GHz频点回波损耗下降了3 dB,E面和H面辐射场强提升了1 dBi,实现了天线的小型化和灵活性.最后通过时域有限积分法对辐射性能进行了验证.     

嵌于MMIC表面矩形辐射贴片的阻抗特性

采用时截有限差分（ＦＤＴＤ）方法，对嵌于单片微波集成电路（ＭＭＩＣ）表面的矩形辐射贴片进行了全波三维电磁分析，并在时域分析的数值结果基础上，给出了线馈型矩形辐射贴片的５参数和天线阻抗．理论分析的结果与实验数据有较好的一致性，从而证明，ＦＤＴＤ方法是分析和模拟微带贴片天线电磁特性的一种简便有效的方法。     

基于左手材料十字交叉耦合型UWB滤波器的设计

介绍了左手材料概念及其电磁特性,利用左右手传输线的基本理论,在厚度为0.8 mm的微带介质基板的正反两面分别腐刻出不同形状,组成相互耦合的十字交叉型结构.利用HFSS仿真软件.设计一款介电常数为2.55的基于左手材料十字交叉耦合型超宽带(UWB)滤波器,并研究了不同参数对滤波器性能的影响.通过对UWB滤波器参数的优化,最终得到该滤波器的通带范围为3.1 GHz~10.6 GHz,通带内插入损耗小于0.49 dB,尺寸为7.2 mm×15.8 mm,实现了基于左手材料十字交叉耦合型UWB滤波器结构简单、高增益、小型化的设计.     

一种双面型宽频带的左手材料设计研究

针对目前左手材料普遍存在的谐振频率低、带宽窄和高损耗的问题,本文基于谐振型左手材料理论,设计了一种双面型宽频带左手材料结构。该结构将螺旋对称形金属片与十字形金属片分别放置在介质基板的两侧,形成一个左手材料单元,在2个左手材料单元顺序排列条件下,实现最佳谐振性,为了验证所设计的材料结构是否具有左手特性,采用高频仿真软件进行电磁仿真,同时采用Matlab软件与传输反射法(nicolson-ross-weir,NRW)进行计算。研究结果表明,该材料在3.37～5.87GHz范围内,具有谐振特性,满足低损耗要求;在2.5～4.8GHz范围内,介电常数和磁导率同时为负,实现了材料的左手特性。该研究具有一定的实际应用价值。     

左手材料及其微波应用

左手材料由前苏联科学家Veselago于上个世纪60年代首先从理论上提出,是指介电常数和磁导率同时为负值的材料.这种材料具有许多新奇的电磁特性.近年来由于在实验上取得了突破性的进展,这方面的研究引起了学术界的广泛兴趣.对微波频段左手材料的研究情况作了一个总体的回顾.首先介绍了左手材料的基本概念,左手材料在微波频段的实现方法.其次概括叙述了微波波段左手材料的研究进展.最后通过一些典型的实例介绍了左手材料在微波领域的应用.     

薄板弯曲的常矩三角形单元

本文采用六自由度的挠度函数,形式为座标x、y的完全二次多项式。并取三角形板单元的三个顶点挠度ω和三边中点法向倾角■作为参变数。这种函数仅在板单元的三个顶点保持挠度ω连续,在三边中点保持法向倾角■连续。我们在直角座标系中对常矩三角形板单元的有关公式作了推导,并在X-1机上实现了通用程序。通过实例计算表明,随着网格逐渐分密时,无论位移或内力都能较好地趋近于精确介。因此,把这种函数用到薄板弯曲中是完全可行的。     

关于三角形单元的完备性

在这篇文章中,对于用三角形面积座标表示的插值多项式的完备性,给出了一个简单的判别准则;并用此结果讨论了Zienkiewicz等单元的插值函数,以及给出了T—18单元的完备性的证明。     

一个新型的矩形薄板单元

本文基于修正的Hellinger—Reissner广义变分原理建立了一个新型的矩形薄板单元,并通过上机运算证实了这种单元的有效性。     

基于左手材料CSRR周期阵列子结构的HMSIW均衡器的设计与实现

针对均衡器小型化、集成化的发展趋势,提出了Q值高、尺寸小、调节参量多、自由度高的基于左手材料互补裂环谐振单元（CSRR）周期阵列子结构的HMSIW均衡器,理论分析了CSRR子结构的性质,总结了各物理因素对均衡器调节的规律和方法,并给出了仿真结果;最后设计了一款5阶子结构级联的均衡器,其最大插损-0.2dB,最小衰减-15.8dB,均衡值为16,均衡曲线的仿真结果与测量结果吻合度较好,误差小于1dB。