电磁超材料的发展与应用

电磁超材料也被称为新型人工电磁材料,是亚波长尺度单元按周期或非周期排列构成的人工结构,具有传统材料不存在或传统技术难以实现的超常规媒质参数,可对电磁波进行精细调控。超材料是材料、结构、功能的复合体,超越了传统材料的概念和范畴,并已遍布与“波”相关的领域,包括电磁、声学、力学、热学和量子等。近二十年来,电磁超材料一直是物理和信息领域的国际前沿研究热点,由此衍生的相关技术也在通信、雷达和成像等多个领域产生了具有颠覆性效应的一系列应用。     

低谐振频率电磁超材料单元设计与仿真

针对目前人工电磁超材料的谐振频率(吉赫兹(GHz)或太赫兹(THz))较大的问题,该文提出了一种新型尺寸较大的双面螺旋结构单元模型。通过HFSS仿真软件,建立了电磁超材料单元模型,分析了结构单元的S参数。采用Smith提取算法,得出了等效介电常数和等效磁导率的数学表达式。仿真结果表明,在2.0～2.1 MHz时,等效介电常数恒正,等效磁导率实部达到负极值,而等效磁导率的虚部也达到了最大值,即该频段为材料板的谐振频段,呈磁单负材料属性。     

光控电磁超材料研究进展

电磁超材料是由亚波长尺寸单元周期或非周期排列组成的人工结构,能对电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本物理特征进行调控,突破了传统材料的限制,可实现很多自然界不存在的有趣物理现象及应用。过去二十余年,超材料因其强大的电磁调控能力一直是物理领域的研究热点。但无源超材料在电磁波调控中存在局限性,如工作频率固定、实现功能单一等...     

基于超材料的电磁神经网络研究进展

随着人工智能技术的广泛应用,面向智能计算的算力需求呈井喷式增长。目前芯片的快速发展已经逼近其工艺制程的瓶颈,同时功耗也不断增加,因此高速、高能效的智能计算硬件研究是一个重要方向。以光子电路神经网络和全光衍射神经网络为代表的计算架构因其计算快、功耗低等优势而受到广泛关注。该文回顾了光神经网络的代表性工作,通过3维衍射神经网络和光神经网络芯片化发展两条主线进行介绍,同时,针对光学衍射神经网络和光子神经网络芯片面临的瓶颈和挑战,如网络规模和集成度等,分析比较它们的特点、性能和各自的优劣势。其次,考虑到通用化的发展需求,该文进一步讨论神经形态计算硬件的可编程设计,并在各个部分中介绍了一些可编程神经网络的代表性工作。除了光波段的智能神经网络,本文还讨论了微波衍射神经网络的发展和应用,展示了其可编程能力。最后介绍智能神经形态计算的未来方向和发展趋势,及其在无线通信、信息处理和传感方面的潜在应用。     

电磁超材料吸收器的研究进展

基于电磁超材料的电磁谐振吸收器通过合理设计器件的物理尺寸及材料参数可对入射到吸收器的特定频率的电磁波实现100％的完美吸收,因而受到国内外学术界的高度关注.综述了当前国内外基于电磁超材料的电磁波完美吸收器在微波和太赫兹波段的研究进展,分类介绍了吸收器的结构及性能特点,最后对电磁超材料吸收器的发展趋势和待解决的问题作了探...     

基于电磁超材料的微波单向传输圆波导设计

微波隔离器是微波系统中不可或缺的器件,常见的隔离器都采用了铁氧体旋磁材料配合吸收负载实现电磁波的单向传输.这种器件虽然可以使电磁波单向传输,但是并不能改善能量的浪费问题,还增加了系统的复杂度.针对上述问题,本文基于电磁超材料设计了一种微波单向传输的圆波导,使用波导内壁涂覆折射率逐渐变化的材料来影响电磁波的传输特性,从而...     

基于T型石墨烯超材料可调电磁诱导透明效应

基于石墨烯电导率的可调性,设计了T型石墨烯纳米超材料结构,实现对电磁诱导透明(EIT)效应的动态调谐。研究发现,当2个石墨烯条互相靠近时,由于二者间存在较强耦合,发生相消干涉,因此出现透明窗口。同时讨论了石墨烯条长度、缝宽、入射偏振角等几何参数对EIT效应的影响。研究结果表明,耦合强度随着缝宽的增加而减弱;随着入射偏振角的增加也呈现减弱趋势;随着石墨烯条长度的增加,透明窗口发生红移现象,且第一个下降峰强度明显增加。此外,当费米能级由0.3 eV增加到0.9 eV时,共振频率由24 THz蓝移至35 THz,且强度增强,证实了改变石墨烯的费米能级,能够调节透明窗口的位置。并且透明窗口附近有明显的群速度延迟(0.05 ps左右),即可以实现对光速的减慢。     

一种基于电磁超材料的抗干扰天线

设计了一种基于电磁超材料的抗干扰天线.该抗干扰天线由矩形波导腔体,铺设于波导腔体底部宽边的电磁超材料以及位于波导腔体上部宽边的辐射缝隙构成.当电磁超材料表现为完美电导体时,该抗干扰天线同传统波导缝隙天线类似,可高效辐射电磁波.当电磁超材料表现为完美磁导体时,该抗干扰天线的性能与带阻滤波器相似,可抑制特定频段的干扰电磁波.该抗干扰天线实现了天线与滤波器的高度集成,结构紧凑.仿真与测试结果显示该抗干扰天线在工作频段具有良好的辐射特性,同时对干扰频段电磁波的抑制可达40 dB.     

TE波辐射下超材料正方形电磁斗篷特性分析

利用有限元方法分析了TE波辐射下,超材料正方形斗篷的电磁特性.发现当超材料的介电常数、磁导率和电导率偏离理论值5%时,斗篷外的电场发生了明显变化;当超材料的介电常数、磁导率和电导率为理论值时,不论在斗篷内放置什么特性的材料,也不论斗篷内壁上的边界条件如何,超材料正方形斗篷都具有隐形作用.所得到的仿真结果与Rahm等人的结果进行了比较,证明了所采用电磁模型的有效性.     

一种无线传感网网关的设计

文章设计了一种无线传感网络网关。该网关具有多网接入能力,可提供以太网、CDMA、WiFi和ZigBee四种不同的网络接入方式,同时实现网络之间的互联互通。网关的硬件平台分两个部分——核心板和底板——分别进行设计。核心板是一个最小嵌入式系统,包括处理器和存储器,其中处理器采用三星公司的S3C6410,最高速度可达667MHz,底板集成多种设备接口,便于与不同的外设和通讯模块连接。网关应用软件采用C语言在Linux系统下实现。     

异向介质体内太赫兹波增强效应及谐振特性研究

基于开口谐振环(SRR)的电磁响应特性以及严格电磁场理论,研究了由开口谐振环结构构成的异向介质体内的太赫兹波增强效应及谐振行为。仿真模拟了谐振环结构体内电场、电场能量密度和能流量的空间分布,讨论了电场能量密度随入射太赫兹波频率的变化规律。此外,还分析了谐振环结构参数对异向介质的谐振特性及其太赫兹波增强效应的影响。研究结果表明,在开口谐振环结构的开口缝隙处存在显著的太赫兹波增强效应,不仅电场显著增强,而且还会出现电场能量密度极值,并且,谐振时的电场增强效应比非谐振时明显增大。此外,谐振频率和电场能量密度均会随着谐振环结构参数的变化而呈现明显变化。     

支持两种接入方式的家庭网络网关的研究与开发

本文研究了支持瓦联网和PSTN两种接入方式的基于蓝牙技术的家庭网络网关的实现方案,主要介绍了家庭网络关硬件和软件的设计与研制.在介绍家庭网络网关软设计与开发中,分别阐述了子网关和主网关的软件设计与开发,重点讨论了主网关程序中信息家电控制器(information appliance controller,IAC)的工作流程和实现方法、互联网和PSTN控制家电终端设备的实现.文章最后分析了控制多个家电终端的软件实现.利用本文研制的家庭网络网关已实现了对春兰集川公司提供的洗衣机、空调等多个家电没备的远程控制并通过了功能验证.     

一种基于网络管理的CORBA/SNMP网关模型的构建

首先介绍了分布式CORBA技术在网络管理中应用的必然趋势，通过分析基于传统的SNMP和分布式CORBA两种网络管理体系的结构框架以及JIDM规范，提出了一种新的基于网络管理的CORBA／SNMP网关模型框架。最后，介绍了搭建CORBA／SNMP网关模型所需要的开发平台并基于此开发平台进行了相关的试验和仿真，其结果进一步表明本文所提出的模型是适用的、正确的、能够将现有的SNMP网管系统集成到CORBA网管系统中。     

智能家居无线传感器网络网关设计与开发

以智能家居中的远程控制部分为背景,设计并实现了一种无线传感器网络网关。网关基于S3C2440和CC2530硬件平台和嵌入式Linux、gSOAP和Z-Stack软件平台,将用户管理、设备管理、数据存储等功能集成在一起,具有丰富的功能和良好的扩展性。可以使用浏览器和智能手机客户端对网关进行远程访问,同时实现信息的加密传输,具有良好的安全性。     

软交换关口局双归属组网分析

随着通信技术的发展,通信网用户数量日益庞大,用户对通信质量及通信安全要求越来越高.在这种形势下,保证通信网络安全稳定就成为通信运营的重要工作.文中根据通信网络组网要求,着重探讨分析了软交换关口局双归属组网的网络架构,双归属的互助模式,以及双归属组网应用.     

太赫兹超材料吸收器的完美吸收条件与吸收特性

提出了一种复合结构三频带太赫兹超材料吸收器,其对特定频率的入射太赫兹波呈现出完全吸收的特性。设计的超材料吸收器在入射角度达到50°时仍能保持良好的吸收特性。利用干涉理论分析了完美吸收发生的条件以及介质层介电常数对吸收频率的影响。进一步利用传输线理论结合干涉理论,分析了耶路撒冷十字短边长度对吸收特性的影响,结果表明:随着短边长度增加,吸收峰发生红移。实验结果与仿真、干涉理论、传输线理论中得到的结果吻合得较好,为今后超材料吸收器的设计提供了指导。     

蝶形天线阵列电磁辐射特性的CBFM分析

针对传统矩量法分析天线阵列效率低的问题,给出了一种分析蝶形天线阵列电磁辐射特性的有效数值方法,该方法基于特征基函数法（CBFM ）和等效偶极矩法（EDM ）,不仅可以加速阻抗矩阵的产生,还可根据特征基函数（CBFs）的阶数和子域的数目调节系数矩阵的维数,从而可以采用直接法求解缩减矩阵方程,与传统矩量法（MoM）相比,显著地减小了运算量。数值结果验证了蝶形天线阵列的方向图并证实了该方法的精确性和有效性。     

综合网管中高效CORBA/ SNMP网关研究

通过对 JIDM规范中主要接口的改进和扩展 ,提出了一个粗粒度的 CORBA/ SNMP网关设计方案 ,解决了CORBA与 SNMP之间的互操作问题 ,提高了网关的执行效率     

物联网网关技术与应用

本文通过分析物联网与运营商网络的特点,论证了如何通过全新的网元设备——物联网网关构建运营商主导的可运营、可管理的物联网体系架构,进而给出了物联网网关的组成结构和技术要点,并且通过实例说明了通过物联网网关实现的具体应用形式。