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基于超表面的交叉极化转换器设计 被引量:1
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作者 张胜 曹为为 +3 位作者 解鑫 李大妮 于梦杰 程德强 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2024年第2期223-229,共7页
针对目前对极化转换器高性能的需求,提出了一种新型的反射型交叉极化转换器。基于超表面结构,极化转换器由顶层周期排列的金属图案、中间介质板和金属底板三部分组成。研究表明,在9.38~23.78 GHz频率范围内,该结构可实现极化转换率(Pola... 针对目前对极化转换器高性能的需求,提出了一种新型的反射型交叉极化转换器。基于超表面结构,极化转换器由顶层周期排列的金属图案、中间介质板和金属底板三部分组成。研究表明,在9.38~23.78 GHz频率范围内,该结构可实现极化转换率(Polarization Conversion Ratio,PCR)高于95%的交叉极化转换,其中四个谐振峰处极化转换率接近100%。此外,转换带宽为14.4 GHz,相对带宽为86.9%。该结构简单、损耗小、成本低、易于加工与集成,在微波通信、测量和成像等领域有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 超表面 极化转换器 交叉极化 超宽带 高效率
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一种双分裂环结构的线-圆和线-交叉极化转换器
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作者 杨祖宁 伍铁生 +2 位作者 王义平 曹卫平 张顺岚 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期21-27,共7页
文中提出了一种高效、多功能的超表面极化转换器,该转换器由双分裂环谐振器周期阵列构成并置于F4B-2介电基板上。通过双分裂环谐振器的耦合效应可以有效拓展工作带宽。采用有限积分法对其极化特性进行分析。仿真结果表明:在5.5~8.55 GH... 文中提出了一种高效、多功能的超表面极化转换器,该转换器由双分裂环谐振器周期阵列构成并置于F4B-2介电基板上。通过双分裂环谐振器的耦合效应可以有效拓展工作带宽。采用有限积分法对其极化特性进行分析。仿真结果表明:在5.5~8.55 GHz的频带(相对带宽为43.4%),实现了线极化到圆极化的转换,其能量转换效率优于99.5%;在10.31~15.31 GHz的频带(相对带宽为39%),实现了线极化到其交叉极化的转换,其极化转换比大于0.99。实验上,制备了样品并测试了其极化转换特性,实验结果与仿真结果基本吻合,验证了该转换器设计的合理性和有效性。所提出的超表面具有高效率、大工作带宽、多功能的特点,可应用于无线通信和极化操控设备。 展开更多
关键词 极化转换器 超表面 线-圆极化 线-交叉极化 高效
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太赫兹超材料极化转换器设计及其特性分析 被引量:5
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作者 潘武 沈大俊 闫彦君 《半导体光电》 CAS 北大核心 2018年第3期317-321,共5页
提出了一种反射型太赫兹超材料极化转换器。该极化转换器结构单元由典型的三层结构组成,上、下两层为金属层,中间为介质层,顶层金属层由一个开口谐振环和一个镂空圆盘组成。研究结果表明:该极化转换器能够将x极化波转换为y极化波,在0.58... 提出了一种反射型太赫兹超材料极化转换器。该极化转换器结构单元由典型的三层结构组成,上、下两层为金属层,中间为介质层,顶层金属层由一个开口谐振环和一个镂空圆盘组成。研究结果表明:该极化转换器能够将x极化波转换为y极化波,在0.584 0~1.352 0THz频带上极化转换率大于80%,在0.642 4、0.936 4和1.301 8THz处极化转换率接近100%。该极化转换器结构简单、便于加工,且能实现宽频带极化转换,在太赫兹波通信、成像等方面有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 太赫兹 超材料 极化转换器 极化转换
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宽入射角高效宽带超表面太赫兹线极化转换器 被引量:3
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作者 尹波 马越 +4 位作者 张晓玲 刘伽利 夏禾禾 张玉瑶 梁景瑞 《太赫兹科学与电子信息学报》 2021年第3期361-365,共5页
为解决当前太赫兹频段下的极化转换器件带宽窄和带内转换率低的问题,设计了一款基于超表面的高效率太赫兹线极化转换器。通过在两端增加一对谐振枝节的方法,将原本的单谐振频点变为2个,增加了极化转换器的工作带宽。另一方面,利用超表... 为解决当前太赫兹频段下的极化转换器件带宽窄和带内转换率低的问题,设计了一款基于超表面的高效率太赫兹线极化转换器。通过在两端增加一对谐振枝节的方法,将原本的单谐振频点变为2个,增加了极化转换器的工作带宽。另一方面,利用超表面在电磁谐振时的高阻抗表面特性,获得了极低的同极化反射系数,提高了带内的总体转换效率。仿真结果显示,该结构能够在0.401~0.555 THz的宽频带范围内实现高效率的线极化转换,相对带宽约为32.5%,带内转换率高于95%。在理论分析方面,通过对高转换率频率下的表面电流与相位的仿真,阐明了宽带高转换率的机理。研究了该结构对于太赫兹波入射角度的依赖性,结果表明,该结构在0°~40°的入射角范围内均可保持较好的极化转换性能。同时,这款极化转换器具有设计简单的优点,这些工作能够对宽带高效的超表面极化转换器件设计提供设计思路。 展开更多
关键词 超表面 太赫兹 极化转换器
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矩形开口环-贴片结构超表面极化转换器特性研究 被引量:5
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作者 康跃然 陈思伟 +1 位作者 何永刚 王雪松 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期68-73,共6页
为了在宽频带内实现对线极化波的高效交叉极化转换,提出了一种基于矩形开口环-贴片结构的超表面极化转换器。首先,将超表面经典的矩形开口环和贴片两种单一金属图案优化组合获得超表面极化转换器,并仿真获得其极化转换率;然后通过理论... 为了在宽频带内实现对线极化波的高效交叉极化转换,提出了一种基于矩形开口环-贴片结构的超表面极化转换器。首先,将超表面经典的矩形开口环和贴片两种单一金属图案优化组合获得超表面极化转换器,并仿真获得其极化转换率;然后通过理论推导和表面电流分析阐述了极化转换的物理机理;最后研究了超表面极化转换器对入射角度的依赖性。结果表明,该超表面极化转换器的极化转换率超过了90%,相对带宽达到81.3%;而转换器表面电流形成的电磁谐振是产生极化转换的主要原因,且该极化转换器在0°~30°入射角范围内仍有较好的性能。 展开更多
关键词 线极化 超表面 极化转换器 极化转换 入射角 相对带宽
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一款高效率频率选择表面圆-线极化转换器 被引量:2
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作者 毕杰栋 刘伟 +1 位作者 郑淏予 王身云 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期51-55,共5页
为了实现圆极化波到线极化波的高效率转换,提出了一种由两种圆极化波调制模块构成的复合结构单元频率选择表面圆-线极化转换器。采用天线-馈线-天线结构设计了左-左旋和左-右旋两种圆极化调制模,并将二者组合形成具有左旋圆极化波接收... 为了实现圆极化波到线极化波的高效率转换,提出了一种由两种圆极化波调制模块构成的复合结构单元频率选择表面圆-线极化转换器。采用天线-馈线-天线结构设计了左-左旋和左-右旋两种圆极化调制模,并将二者组合形成具有左旋圆极化波接收、左旋和右旋圆极化波同幅同相辐射功能的圆-线极化转换器。仿真与测试结果表明,该极化转换器能够将入射左旋极化波转换成线极化波,3 dB传输系数相对带宽大于19.8%,工作带宽内的圆-线极化转换率大于0.99。该极化转换器具有插入损耗低、设计原理易于推广等优势。 展开更多
关键词 频率选择表面 极化转换器 传输系数 极化转换效率 线极化 极化
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基于超表面的双频段宽带极化转换器设计 被引量:2
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作者 王科 刘硕 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期77-81,共5页
极化转换器在卫星通信、雷达探测等领域具有重要用途,提出一种基于改进工字型贴片结构的双波段宽带超表面极化转换器。引入矩形贴片形成多谐振峰,有效提升了极化转换器的带宽。理论上分析了该超表面的极化转换原理,实验验证了仿真结果... 极化转换器在卫星通信、雷达探测等领域具有重要用途,提出一种基于改进工字型贴片结构的双波段宽带超表面极化转换器。引入矩形贴片形成多谐振峰,有效提升了极化转换器的带宽。理论上分析了该超表面的极化转换原理,实验验证了仿真结果。仿真和测试结果表明该超表面在两个频段(4.3~4.8 GHz,7.3~17.1 GHz)内可以高效地将线极化入射波转换为交叉极化的反射波,高频段的相对带宽达到82%,同时在三个谐振点其极化转换效率接近100%。对比现有的极化转换器,具有结构简单、带宽大的优点。 展开更多
关键词 超表面 双频段 极化转换器 宽带 极化转换效率
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一款基于多物理场调控的超宽带线-圆极化转换器 被引量:1
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作者 曾立 刘国标 +1 位作者 章海锋 黄通 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期88-95,共8页
为了在微波波段实现可调谐的线-圆极化转换器的设计,结合固态等离子体与二氧化钒设计了一种基于多物理场调控的超宽带线-圆极化转换器,通过改变固态等离子体谐振单元激励状态和人为改变外部温度(T)来实现对该线-圆极化转换器工作频段的... 为了在微波波段实现可调谐的线-圆极化转换器的设计,结合固态等离子体与二氧化钒设计了一种基于多物理场调控的超宽带线-圆极化转换器,通过改变固态等离子体谐振单元激励状态和人为改变外部温度(T)来实现对该线-圆极化转换器工作频段的调控.采用了全波仿真的方法对该极化转换器的极化转换率曲线、反射相位曲线、轴比曲线、表面电流图进行了计算,并讨论了参数r_1与r_3对轴比的影响.仿真结果表明,当固态等离子体区域均未激励且T<68℃时,3 dB轴比频带为14.3—29.7 GHz,相对带宽为70%;当固态等离子体区域均被激励且T<68℃时,3 dB轴比频带为14.4—23.4 GHz与28.6—35.9 GHz,相对带宽分别为47.61%和22.64%;当固态等离子体区域未激励且T≥68℃时,3 dB轴比频带为8.4—11.2 GHz与18.7—29.5 GHz,相对带宽分别为28.57%与44.81%.通过改变固态等离子体的激励状态和外部温度,实现了该超宽带线-圆极化转换器工作带宽向高频和低频区域的移动. 展开更多
关键词 线-圆极化转换器 超宽带 多物理场 可调谐特性
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一种基于领结型超表面的宽带圆极化转换器
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作者 黄俊翔 高喜 《桂林电子科技大学学报》 2020年第6期473-478,共6页
为了实现宽频段的线-圆极化转换性能,利用超表面的电磁特性,设计了一种新型超表面转换器。该器件由领结型超表面、介质层和金属地板组成。利用CST电磁仿真软件对器件的性能进行了仿真计算。计算结果表明,该器件能在宽频带范围内将线极... 为了实现宽频段的线-圆极化转换性能,利用超表面的电磁特性,设计了一种新型超表面转换器。该器件由领结型超表面、介质层和金属地板组成。利用CST电磁仿真软件对器件的性能进行了仿真计算。计算结果表明,该器件能在宽频带范围内将线极化入射波转换为圆极化反射波,且在13.6~23.3 GHz的频率范围内,反射波的轴比小于3 dB,相对带宽达到52%。同时,提取了x与y方向的等效电路模型,并从等效电路角度分析了器件的工作机理。该器件结构简单、易于加工,在通信领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 极化转换器 宽带 轴比 等效电路
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超表面太赫兹双频带线极化转换器设计及分析 被引量:1
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作者 潘武 李永瑞 +1 位作者 张彬 李海珠 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第19期248-254,共7页
提出了一种基于超表面结构的反射式太赫兹双频带线极化转换器,采用典型“三明治”结构,上下两层为金属层,中间层为介质层,实现了线极化波由x极化波到y极化波的有效转换。研究结果表明,该极化转换器在0.611~0.713 THz和1.335~1.364 THz... 提出了一种基于超表面结构的反射式太赫兹双频带线极化转换器,采用典型“三明治”结构,上下两层为金属层,中间层为介质层,实现了线极化波由x极化波到y极化波的有效转换。研究结果表明,该极化转换器在0.611~0.713 THz和1.335~1.364 THz两个频带内极化转换率达到90%以上;在0.626~0.677 THz和1.340~1.360 THz两个频带内极化转换率接近100%,实现了完美的线极化转换。利用表面电流分布,详细阐明了其极化转换机制。基于干涉模型理论进一步计算得到的极化转换率与仿真值吻合。该极化转换器结构设计简单,便于加工,在太赫兹通信、成像和探测领域有着广泛的应用前景。 展开更多
关键词 光谱学 太赫兹 超表面 极化转换器 双频带 干涉模型
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基于二氧化钒复合超表面的太赫兹带宽可调极化转换器 被引量:11
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作者 杨朝晖 江明珠 +4 位作者 刘永琛 张隆辉 徐卫林 王月娥 胡放荣 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期184-191,共8页
设计了一种基于二氧化钒(VO_(2))复合超表面的太赫兹带宽可调极化转换器。该转换器由VO_(2)复合超表面、聚酰亚胺(PI)介质层和金属基底构成。其中,VO_(2)复合超表面的单元结构包含一个金属圆环、两根金属棒和嵌在其中的一小块VO_(2)。VO... 设计了一种基于二氧化钒(VO_(2))复合超表面的太赫兹带宽可调极化转换器。该转换器由VO_(2)复合超表面、聚酰亚胺(PI)介质层和金属基底构成。其中,VO_(2)复合超表面的单元结构包含一个金属圆环、两根金属棒和嵌在其中的一小块VO_(2)。VO_(2)为绝缘态时,转换器在1.58~2.08 THz范围内交叉极化的反射率可达80%以上,极化转换率(PCR)大于95%,具有很强的极化转换效果。通过电触发使VO_(2)相变为金属态时,交叉极化的反射率在80%以上的频段缩小为2.04~2.08 THz,此频段的PCR大于95%。并且,VO2相变使PCR在95%以上的相对带宽由27%降低到1.9%。此外,还分析了PI介质层厚度与入射极化角度对器件PCR的影响。其中,当太赫兹波沿40°~55°极化方向入射时,PCR均高于80%。这种带宽可调的宽带极化转换器在未来太赫兹通信、成像等领域有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 太赫兹技术 二氧化钒 复合超表面 极化转换器 带宽可调 相变材料
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一种基于光敏半导体的多功能交叉沙漏型超表面
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作者 李照华 杨荣草 +3 位作者 王佳云 裴娅男 赵以嘉 张文梅 《测试技术学报》 2022年第3期230-235,共6页
提出一种基于光敏半导体的多功能超表面,该超表面具有双峰吸收、宽频和双频极化转换3种模式.在没有泵浦光照射时,超表面工作在双峰吸收模式,在2.25 THz和2.75 THz两个峰处的吸收率分别为95.1%和94.4%;当超表面处于1550 nm泵浦光照射条件... 提出一种基于光敏半导体的多功能超表面,该超表面具有双峰吸收、宽频和双频极化转换3种模式.在没有泵浦光照射时,超表面工作在双峰吸收模式,在2.25 THz和2.75 THz两个峰处的吸收率分别为95.1%和94.4%;当超表面处于1550 nm泵浦光照射条件下,可工作在宽频极化转换模式,在1.32 THz~2.15 THz频段的极化转换率达到90%以上,相对带宽为47.8%;当超表面处于800 nm泵浦光照射条件下,超表面工作于双频极化转换模式,在1.09 THz~1.23 THz和2.12 THz~2.23 THz两个频段的极化转换率均超过90%.此外,通过分析磁场和表面电流分布,解释了不同工作模式的物理机制.本文所提出的超表面有望应用于未来的多功能太赫兹设备. 展开更多
关键词 光敏半导体 超表面 吸收器 极化转换器
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静电喷印技术在太赫兹超表面制备中的应用
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作者 封春节 朱晓波 +4 位作者 吴杨慧 傅晨 常惠玉 岳玉涛 顾文华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期144-149,共6页
近年来,太赫兹技术快速发展,基于超表面的太赫兹器件受到广泛关注,并已应用于太赫兹成像、光谱和生物传感等诸多领域。但太赫兹超表面器件的制备复杂且成本高,而静电喷印技术无需掩模版,成本低、精度高且易于在异形曲面上制作。基于静... 近年来,太赫兹技术快速发展,基于超表面的太赫兹器件受到广泛关注,并已应用于太赫兹成像、光谱和生物传感等诸多领域。但太赫兹超表面器件的制备复杂且成本高,而静电喷印技术无需掩模版,成本低、精度高且易于在异形曲面上制作。基于静电喷印技术设计和制备了太赫兹吸波器,并利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对样品进行了性能测试,实验与仿真结果基本相符,在0.098~0.353 THz频段内吸收大于90%。此外,还设计了太赫兹线极化转换器,在0.167~0.355 THz频段内的极化转换大于95%,相对带宽约72%,并分析了所设计样品的制备工艺条件,验证了静电喷印技术对于制备太赫兹极化转换器的可行性。研究成果表明,静电喷印技术在太赫兹超表面器件的制备中具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 静电喷印技术 太赫兹器件 超表面 吸波器 极化转换器
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Flexible thermocells for utilization of body heat 被引量:3
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作者 Hyeongwook Im Hyung Geun Moon +3 位作者 Jeong Seok Lee In Young Chung Tae June Kang Yong Hyup Kim 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第4期443-452,共10页
Plastic thermo-electrochemical ceils (thermocells) involving aqueous potassium ferricyanide/ferrocyanide electrolyte have been investigated as an alternative to conventional thermoelectrics for thermal energy harves... Plastic thermo-electrochemical ceils (thermocells) involving aqueous potassium ferricyanide/ferrocyanide electrolyte have been investigated as an alternative to conventional thermoelectrics for thermal energy harvesting. Plastic thermocells that consist of all pliable materials such as polyethylene terephthalate (PET), fabrics, and wires are flexible enough to be wearable on the human body and to be wrapped around cylindrical shapes. The performance of the thermocells is enhanced by incorporating carbon nanotubes into activated carbon textiles, due to improved charge transfer at the interface. In cold weather conditions (a surrounding temperature of 5 ℃), the thermocell generates a short-circuit current density of 0.39 A/m2 and maximum power density of 0.46 mW/m2 from body heat (temperature of 36℃). For practical use, we have shown that the thermocell charges up a capacitor when worn on a T-shirt by a person. We also have demonstrated that the electrical energy generated from waste pipe heat using a serial array of the thermocells and voltage converters can power a typical commercial light emitting diode (LED). 展开更多
关键词 wearable thermocell body heat waste heat recovery carbon nanotubes activated carbon textile porous electrode
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