基于零折射率超材料的高定向性微带天线

研究了一种基于平面网格状零折射率超材料的高定向性微带天线.利用超材料结构的平均效应实现了在10.24 GHz处介电常数为零,进而实现了超材料的折射率为零.实验结果表明,利用零折射率超材料对波束产生汇聚作用,使微带天线的定向性明显增强,E面、H面半功率波束宽度分别收缩了56.67°和26.60.,侧向辐射明显减弱,天线的...     

基于超材料构建的PCB通信信道芯片无线互连通信研究

提出了一种基于蘑菇型电磁超材料构建的PCB(Printed Circuit Board)的芯片间/芯片内射频通信设计模型.该设计用单极子天线模拟芯片管脚,利用PCB介质作为通信信道,并填充一层超材料吸收多径传播中部分电磁波,降低天线回波损耗和改善天线之间相关度.分析电磁波在PCB介质内传播途径及超材料对其影响.对发射天线输入频率为20GHz不归零伪随机二进制信号,接收天线输出信号的眼图清晰端正.从频域和时域结果分析表明芯片-PCB无线互连可行,而且超材料能够明显改善通信信道而提高信号传输质量.     

区间模型下声学超材料的可靠性优化

目前对声学超材料的优化设计都是基于确定性的物理模型,忽略了不确定参数对其超常声学性能的影响。针对这一现状,将区间模型引入声学超材料,研究不确定参数对声学超材料声强传递系数和负有效体积模量的影响;接着在此基础上,以声强传递系数为目标函数,以负有效体积模量为约束条件,构造区间模型下声学超材料的可靠性优化模型。数值结果表明,优化后的声学超材料即使受到不确定参数的干扰,仍能保守满足其可靠性约束条件,并改善其声强传递系数和负有效体积模量。     

基于双磁介质层复合的超材料低频吸波体研究

本研究将磁性吸波涂层融入至超材料的结构设计中,得到了一种新型低频复合超材料吸波体,吸波体由环形电阻膜、双层磁性吸波涂层和金属背板组成。采用CST仿真软件计算了超材料吸波体的吸收性能,研究了吸波体各个结构参数对吸收性能的影响。仿真结果表明,设计的超材料吸波体厚度为2.5 mm时,在1.9和4 GHz处存在2个吸收峰,在1.59～6.59GHz频率范围内反射损耗低于-8dB,吸收带宽达到5GHz。通过吸波体电磁场分布对吸波机理进行了讨论。结果表明,吸波体低频吸收带宽的增加是由于表面的电阻膜图案改变了超材料吸波体的电场分布和磁场分布,促进了磁介质层的损耗。最后制备了吸波体样品并进行了反射率测试,实物测试结果与仿真结果基本一致,说明设计制备的吸波体具有优异的低频吸波性能,吸波带宽相比磁性吸波涂层大幅提高。     

智能电磁感知的若干进展

智能电磁感知是电磁探测与成像的系统化和智能化延伸,是安全检查、生物医学、物联网等领域的基础性、关键性和共性问题.近年来,挖掘利用人工电磁材料和人工智能在电磁波调控与数据信息调控方面的强大能力,将其有机结合,并系统地引入电磁感知领域,发展了低成本、高性能的智能电磁感知体制,为电磁感知的进一步发展提供了关键理论和技术支撑....     

基于纳米压印的超材料近红外吸收器的制备研究

超材料吸收器的高吸收率源于表面金属颗粒与介质层之间产生的局域等离激元共振以及由金属颗粒--介质层--金属反射层构成的微腔所导致的共振吸收。其吸收特性与金属颗粒的尺寸、形貌和介质层的材料和厚度密切相关。设计优化了一个在近红外波段1.2 μm处具有近完美吸收的超材料吸收器。以该设计为蓝图,利用纳米压印技术制备了一系列具有不同介质层厚度的器件,并利用红外反射谱定量研究了这些器件的吸收特性。实验结果证实,用纳米压印技术制备的超材料器件具有工艺可靠性好、加工精度高等优点。实验测得的吸收率变化趋势与理论预期相符,吸收率较高。     

水下声学超材料研究

声学超材料在空气中应用的研究已经很多,通过对其声学负参数的研究可以实现负折射、 声隐身、 波束控制以及超分辨成像等功能.声学超材料在空气中的良好应用也让更多的研究者们聚焦水下声学超材料(简称水声超材料)声聚焦、声透射等的研究,其在水下的研究涉及到流固耦合以及模式转换的影响,会更加复杂.水下研究的主要难题有尺度大、低频性...     

基于超材料设计的羰基铁低频复合吸波涂层研究

为获得低频宽带吸波材料,本文采用共沉淀和原位聚合技术制备了羰基铁/CoFe₂O₄/PANI三元复合材料,并以此为介质层,借鉴超材料思想,设计了一种基于超材料结构的羰基铁复合吸波涂层,改善了低频吸波性能。分析了超材料的结构设计对羰基铁/CoFe₂O₄/PANI涂层吸波性能的影响,并对赋予超材料结构后的复合涂层的吸波机理进行了研究和讨论。通过仿真优化发现,在电阻膜方阻值为10mΩ/□和镂空十字电阻膜图案尺寸达到最佳时,在相同厚度下赋予超材料结构后的复合涂层具有比单一羰基铁涂层更宽的吸收频带以及更低的吸收频率,在3.8-6.9GHz频段内反射率均小于-10dB。研究表明,将超材料结构融入到羰基铁涂层性能改进中,能够有效提升其低频吸波性能。     

结构型多尺度超材料吸波体的设计与研究

文中提出了一种结构型多尺度超材料吸波体。微观层面,该吸波体的结构单元采用微米级羰基铁粉 (CIPs)和多壁碳纳米管(MWCNTs),二者可有效提升吸波体的介电损耗及磁损耗特性;宏观层面,吸波体结构单元 顶部为平台型结构,可提升吸波体对电磁波的阻抗匹配特性。仿真结果表明,该超材料吸波体的反射损耗最小值为 -18. 15 dB,吸收率峰值可达0. 98,吸收率超过0. 9 的频带宽度为5. 5 GHz。通过CIPs、MWCNTs 以及吸波体宏观结 构的协同作用,该吸波体可实现高效宽带吸收特性。