基于人工表面等离激元的小型化电可调缺口带滤波器

具有小型化的缺口带滤波器在微波集成系统中具有广泛的应用前景.本文基于倒山形单元的人工表面等离激元(spoof surface plasmon polariton,SSPP)提出了一种新型小型化电可调缺口带滤波器.与相同横向尺寸的传统SSPP单元相比,所提出的倒山形单元的色散曲线表现出更好的慢波特性,渐近频率降低至原来的55%.缺口带的频率可通过调整变容二极管两端的偏置电压来动态控制.随着偏置电压从0.5 V增至30 V,缺口带频率从2.1 GHz移动到2.3 GHz,实现动态调节.仿真结果表明,缺口带滤波器通带内实现了较低的插入损耗(S_(21)<-1 dB)和良好的回波损耗(S_(11)>-10 dB),并且具有小型化的优势,尺寸仅为0.78λ_(g)×0.35λ_(g),λ_(g)是中心频率处的波长.采用印刷电路板技术实际加工了缺口带滤波器.实物测量和仿真结果吻合较好,验证了设计的可靠性.

基于沙漏形人工表面等离激元和交指电容结构的双频滤波器设计

本文提出了一种在共面波导(coplanar waveguide,CPW)上加载沙漏形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)和交指电容结构的双通带滤波器.首先,在共面波导传输线上引入了沙漏形SSPP单元结构和交指电容结构,以获得高分数带宽、低插损的通带特性.然后,通过加载交指电容环路谐振器激发陷波,形成双通带滤波器.仿真结果表明,所提出的双通带滤波器具有良好的上边带抑制和双通带滤波性能.两个通带的相对带宽分别为46.8%(1.49—2.40 GHz)和15.1%(2.98—3.63 GHz),可在4.77—7.48 GHz的范围内实现超过—40 dB的抑制,且可通过改变相应的结构参数独立调控两个通带的上、下截止频率.为深入了解双通带滤波器的工作原理,给出了相应的色散曲线和电场分布、LC等效电路分析.最后,根据优化后参数数值,加工出滤波器原型实物.实验结果与仿真结果吻合良好,由此表明提出的双通带滤波器在微波频率的集成电路应用中具有重要意义.

基于戟形人工表面等离激元的紧凑型宽带外抑制带通滤波器

提出了一种基于戟形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)的具有宽频带外抑制特性的紧凑型宽带带通滤波器.设计的滤波结构是通过在基板底层蚀刻周期性的戟形槽和在顶层加载带有月牙形贴片的微带到槽线过渡结构实现的.与传统的I形SSPPs相比,戟形SSPPs具有更好的慢波特性,基于戟形SSPPs设计的带通滤波器可以实现更紧凑的结构.设计的滤波器通带的上下截止频率可以分别通过调整SSPPs结构和微带到槽线过渡结构来调节.仿真结果表明,宽带带通滤波器中心频率为2.85 GHz,相对带宽为130%,通带内的回波损耗优于–10 dB,在5.6-20.0 GHz之间具有极强的–40 dB带外抑制.设计的宽带带通滤波器结构尺寸紧凑,仅为1.08λ_(g)×0.39λ_(g),其中λ_(g)是中心频率处的波长.为了验证宽带带通滤波器的有效性,采用传统的印刷电路板技术加工了宽带带通滤波器.测量结果与仿真结果吻合较好,验证了设计的可行性.本文所提出的宽带带通滤波器显示了在微波频率下开发SSPPs功能器件和电路的良好前景.

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f_(1)=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f_(2)=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。

碳化硼复合陶瓷增强增韧研究进展

碳化硼(B_(4)C)复合陶瓷因高强度而被广泛应用于装甲和刀具等。但因烧结性能差,断裂韧性低,限制了广泛应用。综述了氧化物、碳化物、硼化物及其他增强相对B_(4)C复合陶瓷力学性能的影响,探讨了降低B_(4)C烧结温度,提高其强度和韧性的机制和途径。其中,过渡金属硼化物(如TiB_(2)等)通过颗粒增韧,热膨胀系数的差异导致的裂纹偏转、桥接,增强相的拔出等机制可以大幅度提高B_(4)C复合陶瓷的强度和韧性,是目前最有效的增强增韧途径。

B_(4)C添加量对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响

以板状刚玉(粒度≤1、≤0.075 mm)、Al-Si合金粉(粒度为50μm)、α-Al_(2)O_(3)微粉(粒度为5μm)、鳞片石墨(粒度≤0.074 mm)和B_(4)C粉(粒度为20μm)为原料,硝酸镍为催化剂,酚醛树脂为结合剂制备了Al_(2)O_(3)-C材料,研究了B_(4)C添加量(加入质量分数分别为0、3%、6%和9%)对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响。结果表明:1)随着B_(4)C添加量的增加,试样的线变化率明显减小,常温抗折强度和耐压强度明显增大;当B_(4)C添加量为3%(w)时,试样经1450℃处理后的线变化率降至0.65%,常温抗折强度和耐压强度最高,分别为28.7和57.3 MPa。2)当B_(4)C添加量为6%(w)时,试样经1400℃空气气氛氧化后的氧化指数降至3.9%,抗氧化能力明显增强。

基于双开缝环结构的半反射和半透射超宽带超薄双偏振太赫兹超表面

提出了一种基于双开缝环结构的半反射和半透射双偏振超宽带太赫兹超表面,能实现光束偏折和生成涡旋光束.该超表面单元结构仅由附着在超薄介质层上的金属双开缝环构成,在超宽频带范围内同时调控反射和透射太赫兹圆偏振(circular polarization,CP)波和线偏振(linear polarization,LP)波.基于传输相位和几何相位理论,改变开缝环的大小和旋转方向,在0.3—1.2 THz范围内可以实现透射和反射的正交LP波和CP波在0—2π相移全覆盖,对应的正交LP波和CP波平均幅值为0.45的相对带宽分别达到86%和120%.本文特别设计了全空间超表面模型,实现了LP波和CP波光束偏折与生成涡旋光束.这些研究有助于全空间多功能太赫兹超表面器件的实现和实际应用.

FeCoNiMnY高熵薄膜的软磁性能及噪声抑制特性

采用电化学沉积法制备了FeCoNiMnY高熵薄膜,利用XRD、VSM和VNA等测试手段对其性能进行表征,并研究了不同Y元素浓度对高熵薄膜晶体结构、软磁性能和噪声抑制特性的影响。结果表明,Y的添加一方面粗化了晶粒尺寸,增加了合金矫顽力(从12.09 kA/m增加至21.7 kA/m);另一方面,元素Y的添加引起的晶格畸变提高了高熵薄膜的电阻率(高达336μΩ·mm)。FeCoNiMnY高熵薄膜的最大功率损耗比在6.1 GHz处可达到0.84。上述结果表明,FeCoNiMnY噪声抑制片在千兆赫频率下的抗电磁干扰应用中具有很大的潜力。

原位反应合成B_(4)C@TiB_(2)粉体及其介电吸波性能

以钛酸四正丁酯和B_(4)C粉体为原料,采用化学包覆结合热处理在B_(4)C表面原位生成TiB_(2),制备了具有核壳结构的B_(4)C@TiB_(2)复合粉体。结果表明,利用原位反应构建了B_(4)C-TiB_(2)核壳界面,使碳化硼由计量比B_(4)C转变为富硼相B_(13)C_(2),使碳化硼产生晶格畸变。因此,当TiB_(2)含量由0%(质量分数)增加至20%(质量分数)时,复合粉体的最低反射损耗值(RL min)由-9.76 dB增至-19.94 dB。这是由于原位生成的TiB_(2)改善了B_(4)C粉体的阻抗匹配性;B_(4)C的晶格畸变增强了偶极子极化,核壳结构增强了界面极化,二者协同作用提高了复合粉体的介电损耗能力,使B_(4)C粉体的电磁波吸收性能得到明显提高。

刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结

热力学计算表明:在Al2O3SiO2ZnO三元体系中,硅酸锌(Zn2SiO4)和锌铝尖晶石(ZnAl2O4)生成Gibbs自由能在温度为1326.85℃以下是负值,莫来石(3Al2O3·2SiO2)的Gibbs生成自由能在温度为426.85℃以上是负值。系统中Al2O3富存的条件下,Al2O3可与Zn2SiO4反应生成锌铝尖晶石。以ZnO,SiO2,Al(OH)3为原料,通过固相反应合成刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料。研究烧结温度和气氛对刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结性能的影响。用X射线衍射分析复相材料中的物相成分。用扫描电子显微镜观察复相材料的显微结构。结果发现:Al2O3SiO2ZnO三元体系在所选择的配料点,1300℃及1600℃时均能生成刚玉、莫来石、锌铝尖晶石3种物相,不会出现低熔点的硅酸盐相,这明显区别于Al2O3MgOSiO2三元体系,该体系在1500℃左右会出现低熔点相。试样在900℃烧成后出现锌铝尖晶石相。随着温度升高,试样的致密化过程加快,部分抵消了1300℃左右莫来石形成所产生的体积膨胀。当烧结温度高于1300℃时,试样的致密化过程大大加快。还原性气氛不利于刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结。

脉冲激光沉积(La(0．2)Bi(0．8)FeO3)(0．8)-(NiFe2O4)(0．2)薄膜及其多铁性能研究

采用脉冲激光沉积法,在(100)SrTiO_3基底上,制备了(La_(0.2)Bi_(0.8)FeO_3)_(0.8)-(NiFe_2O_4)_(0.2)(LBFO-NFO)多铁薄膜,通过X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜确定了LBFO-NFO多铁薄膜的显微结构,通过标准铁电测试系统(RT-66A)和振动样品磁强计(VSM)分别测试了LBFO-NFO多铁薄膜的铁电性能和铁磁性能.研究发现:多铁薄膜中LBFO和NFO二相均沿(100)方向外延生长,晶粒尺寸在100～150nm之间;薄膜具有明显的电滞回线(P_=7.6μC/cm^2)和磁滞回线(M_s=4.12×10~4A/m),显示出明显的铁电铁磁共存特性.通过对薄膜生长条件的控制,可削除杂质相,减小LBFO-NFO薄膜的漏电流,提高铁电及铁磁性能.

低Cr_2O_3含量Al_2O_3-MgO浇注料物理性能及物相变化研究

本文研究了低Cr2O3含量Al2O3-MgO浇注料的物理性能,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对浇注料的物相变化和显微结构进行了分析。结果发现:镁铝尖晶石含量可控制浇注料的显气孔率、体积密度、线变化率及强度。高温下Cr2O3消失是因为其固溶于新生成的MgAl2O4相中,固溶的存在提高了浇注料的物理性能。采用硅微粉结合时,高温下会产生一定的镁橄榄石相。

磁性纤维吸收剂的国内外研究进展

电磁污染的日益严重和军事隐身技术的需求为吸波材料的研究和发展提供机遇。吸波材料对电磁波的吸收主要依赖于填充其中的电磁波吸收剂。磁性纤维吸收剂以其良好的电磁性能可调性,高的磁导率和磁损耗,得到国内外学者的广泛关注和研究。综述铁氧体磁性纤维、金属磁性纤维、磁性非晶纤维、纳米纤维几种吸收剂的研究现状,并对它们各自的特点及发展作了较为详尽的评述。认为磁性纤维必将向着多功能化、非晶化、纳米化的方向发展。

羰基铁镍纤维的结构控制及微波磁学性能研究

将不同比例的羰基铁和羰基镍混合气体在磁场引导下加热分解、形成了铁含量分别为80、55、20(ω/%,质量分数,下同)的羰基铁镍纤维。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了羰基铁镍纤维相组成和形貌特征。将羰基铁镍纤维混合于环氧树脂中,经强磁场取向后制成同轴样品,通过矢量网络分析仪研究了其在2～18 GHz范围内的微波磁性能。结果发现:羰基铁镍纤维的直径、长径比及形貌可通过磁场大小调节。对于直径为微米级的羰基铁镍纤维,其饱和磁化强度对微波磁性能的影响远大于直径及长径比的影响。当铁含量为20%纤维的直径减小到亚微米(0.8μm)时,由于忽略了趋肤效应以及高的长径比,使其微波磁性能急剧提高。

羰基铁镍纤维的磁场诱导制备及结构特性研究

以羰基铁与羰基镍为原料,采用磁场诱导热分解法制备了羰基铁镍纤维.研究了羰基铁和羰基镍在不同的流量比下,所制备纤维的结构、形貌特征.结果发现:不同组份的羰基铁镍纤维,呈现不同的结构(bcc或fcc),且碳元素以不同形式存在,其形貌呈现直线型、“Y”型和“Z”形的特征.通过对羰基铁镍纤维生长机理的研究,发现纤维呈现不同形貌的原因,是由于受到晶体生长界面干扰的影响.通过对影响羰基铁镍纤维生长因素的调控(分解温度和磁场强度等),可改变羰基铁镍纤维的形貌和直径.

α-Al_2O_3含量对刚玉-莫来石材料物理性能的影响

以电熔莫来石、板状刚玉为骨料,加入不同量α-Al2O3细粉,在1600℃保温3 h烧成。检测了试样的体积密度、显气孔率、抗折强度、抗热震性,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和EDAX分析了试样的显微结构。结果表明,试样在经过1600℃烧成后,随着α-Al2O3微粉含量的提高,试样体积密度和高温抗折强度呈先升高后降低的趋势,耐压强度逐渐降低;α-Al2O3微粉含量为8%的刚玉-莫来石材料,经1600℃烧成后α-Al2O3颗粒长大,分布均匀,结合紧密,形成连续的交错网络骨架结构,具有较好的物理性能。

石墨含量对Al_2O_3-C材料物理化学性能的影响

Al2O3-C材料具有较好的高温性能,广泛应用于连铸功能性耐火材料。为满足洁净钢技术的发展要求,本文研究了石墨含量对Al2O3-C材料物理化学性能的影响。以不同粒度的电熔白刚玉为主要原料,加入SiC微粉和金属Al抗氧化剂,以酚醛树酯为结合剂,研究了石墨含量对不同温度下Al2O3-C材料物理性能及抗渣侵蚀性的影响。结果显示,碳含量的降低,材料的显气孔率下降,体积密度增大,冷态和高温强度增加。不同碳含量的Al2O3-C材料都显示出良好的抗渣侵蚀性能。

铁镍纤维的磁场诱导制备及电磁性能研究

羰基铁和羰基镍的混合蒸汽受热后分解产生的铁、镍原子在外加磁场的诱导下形成铁镍纤维。通过控制羰基铁和羰基镍的体积比，混合蒸汽的分解温度和外加磁场强度等因素，可制备出铁含量在10％～90％（质量分数）、镍含量在90％～10％（质量分数）之间的铁镍纤维，其直径可在2～10μm内调控。分析了铁镍纤维的结构特征，结果发现铁含量不同的铁镍纤维，碳元素以不同形式存在，其形貌呈现直线型、“Y”字型和“Z”字形特征。并通过对影响铁镍纤维生长因素的调控，可实现铁镍纤维形貌和直径的可调。将铁镍纤维和树脂混合后制成波导样品，采用网络分析仪在X波段测量了铁镍纤维的电磁参数。结果显示铁镍纤维具有较高的磁导率和较好的频散特性。在8GHz处磁导率实部接近3，虚部约为1．2。

TiO_2含量对Al_2O_3-C质耐火材料性能的影响

碳复合耐火材料是现今耐火材料的发展方向之一,因为引入石墨,使材料具有较高的强度和良好的抗渣侵蚀性能,但碳本身在高温下易被氧化,这一特点限制了其使用寿命的进一步提高。以不同粒度的刚玉和石墨为骨料,以金属Si粉、Al粉和SiC微粉为抗氧化剂,以酚醛树脂为结合剂,研究不同含量的TiO2对Al2O3-C质耐火材料性能的影响。结果表明,随着TiO2含量的增加,Al2O3-C质耐火材料的耐压强度提高,其显气孔率和体积密度的变化不大;一定含量的TiO2有助于提高Al2O3-C质耐火材料的高温强度和抗氧化性能。

石英晶粒度对石英捣打料性能的影响

研究了平均晶粒度分别为147、166和550μm的3种石英对石英捣打料加热永久线变化和强度的影响。结果表明:不同晶粒度的石英,其晶型转变温度也不尽相同,主要原因在于石英的结晶度不同,其热效应出现差异。石英捣打料在1 100℃热处理后失去自由水和结晶水而导致收缩;1 600℃烧后,由于存在鳞石英向方石英的相转变,有显著的体积膨胀,且随着晶粒增大,体积膨胀减小,强度显著提高。