基于石墨烯超表面的效率可调太赫兹聚焦透镜

本文提出了一种基于石墨烯超表面的效率可调太赫兹聚焦透镜.该超表面单元结构由两层对称的圆形镂空石墨烯和中间介质层组成,其中镂空圆形中间由长方形石墨烯片连接.该结构可实现偏振转换,入射到超表面的圆偏振波将以其正交的形式出射,如左旋圆到右旋圆偏振转换.利用几何相位原理,通过旋转长方形条的方向,透射波会携带额外的附加相位并能满...     

基于集总电阻的S波段小型化超材料吸波器

提出了一种基于集总电阻的S波段小型化超材料吸波器(Metamaterial Absorber,简称MMA)结构, 并进行了理论分析和仿真验证。设计的MMA 基本单元结构由加载了集总元件的电谐振器、中间隔离层和金属背板组成。利用S 参数反演算法求出等效阻抗,结果表明集总电阻的加入使该MMA 在较宽频带范围内有较好的阻抗匹配特性。根据等效电路理论,分析了MMA谐振吸收频率与其单元结构几何参数之间的关系。通过MMA 单元结构表面电流和能流分布分析了其吸波机制。不同模式下的极化角和斜入射角吸收率表明:该MMA具有极化不敏感和宽入射角特性。进一步研究MMA 结构-参数对其吸波性能的影响,通过单元结构几何参数和集总参数的调节获得最优的MMA模型。最终,通过MMA基本单元结构的进一步优化设计,使其在1.9～6.0GHz 范围内吸收率达到90%以上,对应的相对带宽达到101.9%。该设计有望在电磁能量捕获及隐身领域拥有潜在应用价值。     

双频带相位梯度超表面设计与RCS缩减验证

设计了由两种不同开口谐振环结构组成的双频带相位梯度超表面。超表面中两种结构单元周期交错排列,在两个频点引入附加平行波矢量调控电磁波波前,获得低平板反射率及后向雷达散射截面积（RCS）缩减。仿真与实验均表明,该设计思路和方法行之有效,在7.8 GHz和9.4 GHz两个设计频点,将垂直入射波耦合成伪表面波,偏离法线-30°~+30°的单站后向RCS缩减分别为10.3 dB和10.4 dB。由于其设计的灵活性,该超表面波有望在天线、隐身领域具有潜在的应用价值。     

基于伪随机码调制的车载激光雷达距离速度同步测量方法

针对双检测器激光雷达系统用于同步测量道路目标距离和速度时存在的成本高、回波利用效率低的问题,提出了一种基于伪随机（PN）码调制的脉冲式多普勒激光雷达结构模型,研究使用单个光外差接收器同步测量目标距离和速度的可行性并通过计算机仿真验证方法的性能。首先,给出激光雷达的系统模型,分析模型在脉冲方式下用于距离和速度测量时存在的问题;然后,讨论通过单个光外差接收器输出的电信号计算目标距离和速度的方法,即计算输出信号与本地调制码的相关函数确定激光飞行时间进而得出目标距离和使用非等间隔采样信号频谱分析方法确定输出信号的多普勒频率进而得出目标的速度;最后通过仿真验证所提出的方法可同时实现目标距离和速度的稳定检测。实验结果表明,在道路环境中该方法可实现目标距离和速度的稳定可靠测量,与直接检测系统相比,测量的灵敏度可提高10 dB以上,且与回波的到达时间、多普勒频率的大小无关。     

基于同步挤压小波变换的电力系统时变谐波检测

针对噪声影响下时变谐波检测问题,提出基于同步挤压小波变换(SWT)的检测方法。首先利用SWT算法将混有噪声的时变谐波信号分解为不同的内蕴模态函数分量(IMTs),进而提取出所含谐波分量,然后对每个谐波分量进行Hilbert变换,得到每个本征函数的瞬时频率和幅值及谐波扰动的起止时刻。基于SWT准确的模态分离能力,实现了各谐波的瞬时频率、瞬时幅值和谐波扰动的起止时刻等参数较高精度的获取。与传统的希尔伯特-黄(HHT)方法相比,该方法对于谐波的分离能力更强,对噪声有更强的鲁棒性。仿真及实际数据表明,所提方法在噪声环境下依然能精确提取各个模态,验证了该方法在时变谐波检测分析中的有效性。     

基于负磁超材料增强的无线能量传输系统设计*

提出了一种基于负磁超材料耦合增强效应的无线能量传输系统。首先,利用磁偶极子近似方法对引 入负磁超材料的无线能量传输系统的传输特性进行了建模和理论分析。然后,依据理论模型,设计了小型化无线能 量传输系统,并通过仿真和实验进行了验证。实验结果表明:在无线能量传输系统中加入非正定负磁超材料板,在 10cm 距离下传输效率从0. 7%提高到22%,且其传输效率随距离增加而衰减的速度会随负磁超材料的引入而减小。     

X波段柔性编码超表面设计与RCS缩减研究

设计了一种柔性非定向低散射2 bit编码超表面。将4 种具有不同反射相位的基本单元随机排列构成整个相位梯度超表面,其对入射电磁波形成无规则散射,实现RCS 缩减特性。实验结果表明:在频点8.40 GHz处,编码超表面的垂直入射反射率为-13.5 dB,偏离法线-30°-30°范围RCS平均缩减为10.0 dB。进一步的研究结果表明,编码超表面弯曲在直径为7 cm 的圆柱面上,RCS平均缩减可达7.8 dB。该超表面可实现曲面的RCS有效缩减。该柔性编码超表面在天线、电磁隐身等领域具有潜在的应用价值。     

基于几何相位超表面的高效独立双频点圆偏振太赫兹波束调控

为了克服超表面普遍具有的波长依赖性,提出了一种基于几何相位的多功能超薄超表面,在双频点处对透射圆偏振太赫兹波实现独立波前调控。该超表面单元由表层金属层和中间介质层组成,其中表层金属图案相同,均是由双C型开口环谐振器、中间金属圆环和长方形金属片谐振器构成。通过分别旋转表层金属谐振器,可以控制交叉偏振透射光具有相同的振幅和不同的相位。将单元结构按照特定的规律排列,可对入射波的波前实现任意调控,例如,在低频f₁=0.701 THz,分别实现了携带拓扑电荷数+1、+2、+3、+4的涡旋波束,其纯度均在60%以上;在高频f₂=1.663 THz,实现了对入射圆偏振波的汇聚,且焦距误差仅为0.04。仿真结果表明,设计的超表面在双频点处对电磁波具有良好的调控。     

基于Golomb序列调制的目标距离速度测量方法

针对连续波激光雷达在同步测量目标距离和速度的应用中存在辐射信号上限峰值功率低、测量极限距离近的问题,提出一种基于Golomb脉冲序列调制的测量信号波形,研究该方法在道路环境中同步测量目标距离和速度的可行性。首先,以一种准连续波,即伪随机（PN）码调制为例分析连续波调制方法存在的发射信号峰值功率低的问题,在此基础上讨论Golomb序列的特征,提出使用Golomb序列调制发射信号提高发射脉冲峰值功率的方法;然后,讨论Golomb序列调制的多普勒信号频谱分析方法和基于数据累加的延迟时间定位方法,实现同步测量目标的速度和距离;最后,在道路目标产生的多普勒频率范围内,通过仿真实验验证该方法的正确性。实验结果表明,在以脉冲序列构成的对多普勒信号平均采样率远低于奈奎斯特频率的条件下,仍然可以通过快速傅里叶变换（FFT）方法获得多普勒信号的频率,从而在发射平均功率恒定的条件下极大提高单脉冲的峰值功率;另外,利用Golomb序列的不等间隔特性,通过数据累加方法可以完成对激光脉冲飞行时间的定位,在保证了速度测量的同时实现对目标距离的测量。