基于开口双谐振环的无线激励微波微等离子体阵列源的研究

本文根据无线传输理论和超材料的谐振吸波特性,利用HFSS仿真软件,对基于圆形开口双谐振环(DSRR)的无线激励2.45 GHz微波微等离子体阵列源进行研究。仿真结果表明,DSRR的内、外环半径、内外环间距、无线激励源与接收谐振环阵列的间距等参数对微波微等离子体阵列源的S参数和电磁场分布有着较大影响。本文对无线激励产生微波微等离子体阵列的进一步研究提供参考。

双开口谐振环结构的通风隔声性能研究

设计一种基于双开口谐振环结构的新型声屏障,采用有限元法进行分析计算,获得该模型的隔声量曲线图,计算结果表明,该结构有两个隔声峰值,通过对峰值处的声压、声压级以及声速图的分析,揭示这一现象的本质特征,研究发现所提出结构的性能是由于亥姆霍兹谐振器与法布里-珀罗谐振管共同作用而导致的,并通过实验进行对比验证。同时采用有限元法模拟研究结构参数对隔声峰值的影响,结果表明通过改变两开口圆环间的夹角以及开口宽度大小等结构参数可以调整隔声峰值。该结构的声屏障在中低频段内具有良好的通风降噪性能,可为城市交通噪声的研究提供有效方法,具有潜在的应用价值。

采用双开口方谐振环对的紧凑微带双频带通滤波器

提出了一种零度馈电、具有开口谐振环对的紧凑微带双频带通滤波器,适用于短距离无线通信2.4GHz频段和3.5GHz固定无线接入(FWA)的频段。此滤波器使用开口谐振环作为基本谐振器单元,通过电耦合实现了第一带通特性,通过调谐内外环的间距产生第二通带。为了提高带外衰减,通过设计零度馈电结构来引入四个传输零点,从而获得了高选择性特性,该滤波器设计简单、结构紧凑。最后,仿真设计和制作了滤波器样品,仿真与实测吻合较好,满足了设计要求。

基于二氧化钒的双开口谐振环太赫兹透射调控

基于二氧化钒(VO2)的温致金属-绝缘体相变特性,利用双开口谐振环,设计了透射频率可调的太赫兹器件。利用时域有限差分法(FDTD)理论研究了该结构的透射特性。结果表明,当外界温度从25℃升高至85℃,超过二氧化钒的相变温度(68℃)时,在0.63 THz和1.91 THz处的透射率由6.3%和0.5%增加至66.6%和45.2%,调制深度分别达到82.7%和97.8%,表现出良好的可调特性。具体分析了谐振吸收的机理以及温度调控的过程。

应用于THz波的非对称双开口环传输特性研究

设计并制备了一种适用于太赫兹波段的非对称双开口环结构,数值仿真和实验测量了其传输性质。结果表明,垂直极化时样品在低频的0.540 THz和0.925 THz处存在谐振点,来源于左右两开口环的LC谐振,电流和电场分布主要集中在两开口环的开口处;而在高频处(1.885THz)谐振点的表面电流具有相反的两个环流方向,电流和电场分布于整个样品表面,此处的谐振来源于两开口环耦合后的偶极子谐振。当太赫兹波平行极化该样品时,原来两个低频的LC谐振消失。实验测量结果与数值仿真具有很好的一致性。此结构超材料的传输特性研究对太赫兹波调制器、滤波器、吸收器及偏振器等器件设计和制备具有一定的指导意义。

基于开路谐振环的电子自旋共振系统设计与表征

本文采用有限元电磁仿真设计了基于开路谐振环的微带线谐振器,并利用该谐振器搭建了电子自旋共振测试系统.该谐振器的3 dB带宽为58.7 MHz,且具有开放式的平面结构.对不同质量的二苯基三硝基苯肼(DPPH)样品测试结果显示本系统的室温自旋探测灵敏度可以达到9.66×10^(12)spins/GsHz1/2;对以微晶玻璃和硅片为基底的DPPH样品测试结果表明本系统能实现对大尺寸、高损耗样品的电子自旋共振信号的非破坏性测量.本系统为薄膜材料的缺陷研究以及相关的微波性能表征提供了便捷的手段.

利用科赫分形解耦的四端口紧凑型QSC UWB MIMO天线

提出一种利用共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)馈电的四端口紧凑型准自互补(Quasi-self-complementary,QSC)超宽带(Ultra-Wideband,UWB)多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)天线。此UWB MIMO天线的整体尺寸为40 mm×30 mm×0.8 mm,由4个六边形准自互补辐射单元对称排列而成,印刷在介质板的一侧。介质板另一侧印刷科赫分形解耦枝节和新型正六边形双开口谐振环(double-split ring resonator,DSRR)阵列,分别提升低频和高频处天线单元间的隔离度。实验与测试结果表明,此天线的工作带宽为3.1 GHz~15.5 GHz,在大部分工作频段内,隔离度达到20 dB以上。此外,天线在整个工作频带内具有良好的辐射特性和稳定的增益。包络相关系数小于0.04,表明该天线能够很好地满足极化分集特性,可用于便携式UWB MIMO无线通信系统。

负折射率材料可控效应及结构设计

控制电磁波的传播方向,甚至控制包括光波在内的波的传播方向,是一个充满前景的研究方向。本文对可控负折射率材料进行了研究,利用折射率的变化则可以实现波方向上的可控。根据对双金属环阵列结构产生负磁导率特性的分析,研究了该结构金属环局部开口状态至局部闭合状态导致的磁导率及最后导致折射率的变化,发现开闭口出现的不同特性,设计了双金属环局部闭合状态阵列可控结构的方案。分别对开口金属环阵列和局部闭合金属环阵列进行磁导率及它们与金属带组合结构折射率的实验,与理论结果相比较,并且对本文所设计的可控负折射率阵列结构进行了验证。最终结果证明,通过设计的这个结构,可以实现某一微波波段波传播的两个方向的控制,同时本文的实验结论也证明了利用折射率的改变来控制波的传输方向是可行的。应用合理的结构,通过操控电场,可以实现在波在方向上的改变。这对于研究和工程应用都有着可行的巨大潜力。

基于站立结构的宽带太赫兹超材料增透膜设计

设计了一种基于站立结构的太赫兹超材料增透膜。利用双开口环站立结构实现了对太赫兹波段反射的抑制,使得该增透膜的反射率最低减小至0.001,反射率在0.1以下的带宽可达0.45THz。分析了该超材料增透膜的工作机理,研究了两个开口环之间的距离以及聚合物基底的厚度对超材料增透膜性能的影响,并与单开口环结构的增透膜进行了性能对比。仿真及分析结果表明,所设计的超材料增透膜具有优异的宽带反射抑制性能和较大的制作参数容差特性。

高温超导Tl_(2)Ba_(2)CaCu_(2)O_(8)太赫兹超材料

利用两步法在LaAlO_(3)衬底上制备了Tl_(2)Ba_(2)CaCu_(2)O_(8)(Tl-2212)高温超导薄膜,并通过标准光刻和氩离子刻蚀技术制备了双开口环谐振器(DSRR)结构的超材料样品,利用太赫兹时域光谱系统对其进行了表征。分析了Tl-2212超材料在不同电场方向下的传输曲线,结合仿真结果,对DSRR结构的响应机理进行了研究,分别在常温和液氮温度下对该样品进行了具体测试。实验结果表明,超材料样品的谐振强度和谐振频率随着工作温度发生变化。由于超导薄膜复电导率的变化及其引起的动态电感的变化,Tl-2212超材料结构具有良好的开关性能。此外,还引入了偶极子耦合的概念和简单的二流体模型来定性地解释这些现象。