Fabry-Perot谐振天线研究综述

Fabry-Perot谐振天线自提出以来,在微波和毫米波频段得到了广泛的应用,引起了国内外许多学者地重视,并取得了一些研究成果,已逐步成为国际上一个比较新的研究热点。文中对Fabry-Perot谐振天线的结构、理论分析模型、研究动态等有关问题进行了比较详实的分析和综述,指出了几种理论分析模型在分析此类谐振天线时的一致性,提出了Fabry-Perot谐振天线可以看作是EBG谐振天线的一个特例。同时对目前此类天线的主要研究方向进行了归纳与总结,并指出了有待研究的方向。

宽频带Fabry-Perot谐振器印刷天线

分析了采用贴片式频率选择表面(FSS)为盖板、U形缝隙矩形贴片为辐射器的Fabry-Perot谐振器印刷天线,揭示了其天线频带远窄于辐射器频带的原因.鉴于上述Fabry-Perot谐振器天线的实用频带主要受限于谐振型的盖板,因此要展宽实用频带,就应弱化盖板的谐振特性,所以提出将FSS中相同尺寸的方形贴片改进成沿一维或二维渐变尺寸的结构.同时应增宽阻抗频带和增益频带及其相互交叠的带域,即增宽可利用的公共频带.仿真结果显示这种改进增宽了此类天线兼顾高定向性和阻抗匹配的实用频带.

两种改进的Fabry-Perot谐振器印刷天线

对各种Fabry-Perot谐振器印刷天线结构的辐射性能进行了详细比较,从而发展了两种改进结构:采用频率选择表面(FSS)为盖板、U形缝隙矩形贴片为辐射器、以及采用普通电导体或人工磁导体(AMC)为反射板,构成Fabry-Perot谐振器的印刷天线,实现了高增益、低旁瓣电平、高前后辐射比、较宽的阻抗与增益公共频带等性能,以及低轮廓结构。

一种Fabry-Perot谐振器天线

设计了一种Fabry-Perot谐振器天线,相对于微带贴片天线而言具有较宽的频带和较高的增益。仿真结果表明,该天线的实用频带的相对带宽达到了7.7%,增益最大值达到了17.83dBi,能对电磁波起到较好的聚焦作用,并且在一定程度上改善了旁瓣和后瓣。

嵌入Fabry-Perot谐振腔的Tl-2212双晶约瑟夫森结的特性

采用嵌入Fabry-Perot谐振腔的方式,测量并研究Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)高温超导薄膜双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性。通过精细调节谐振腔的各种参数,可使双晶约瑟夫森结与外加毫米波达到最佳耦合,在最佳耦合情况下,能观察到5级明显的夏皮罗台阶。初步测量了由667个双晶约瑟夫森结组成的串联结阵列的毫米波辐射特性,得到中心频率为78.7 GHz,大约6 pW的辐射功率。

Josephson结阵列与Fabry-Perot谐振腔的耦合

通过对Fabry-Perot谐振腔与嵌入其中的串联双晶Josephson结阵列的耦合特性的仿真研究,分析了影响耦合效率的重要因素,并找出了它们对谐振腔的谐振频率和结阵列中各结上感应电流及其一致性的影响,最终通过合理优化,在串联结阵列上得到了高幅值的均匀的感应电流。这对于实际中利用串联Josephson结阵列,在实现相位同步的情况下,观测高频微波辐照下的Shapiro台阶有指导意义。

双层金属纳米光栅的TE偏振光异常透射特性

根据在亚波长金属光栅表面添加电介质会引起TE偏振光的透射异常性,应用严格耦合波理论和时域有限差分方法,研究了双层金属纳米光栅在TE偏振光入射时产生的异常透射现象.利用等效折射率方法建立了双层金属光栅的等效模型,得到了TE偏振光透射率与聚合物的折射率、厚度以及金属层厚度的变化关系.确认了结构中聚合物是透射异常出现的必要条件,TE偏振光以波导电磁模式在其中传播,并认为类Fabry-Perot腔谐振是透射峰值产生的主要原因.