基于方形开口谐振环的无线激励微波微等离子体阵列源的研究

根据天线辐射理论和超材料特性,通过HFSS仿真软件,对基于方形开口谐振环(SRR)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,SRR的长度、宽度和缝隙宽度、辐射天线与阵列源的距离、偏移距离和谐振环开口方向等参数对微波微等离子体阵列源的S参数、电磁场分布等有较大影响。

基于耦合开口方环共振空腔的可控法诺共振研究

基于表面等离子激元理论与金属-介质-金属波导结构提出一个由开口方环共振空腔、挡板及MIM波导组成的波导结构,并使用有限元方法系统地研究了该结构的透射特性.仿真计算结果表明:该结构可以产生法诺共振现象,其共振波长可以通过改变开口方环空腔的长度及开口大小进行调节,该结构敏感度可达1 600nm/RIU,品质因数为1.31×10~5.此外,通过调整方环共振空腔上开口的位置,在波导中产生了双重法诺共振现象,其敏感度可达1 700nm/RIU,品质因数为8.3×10~4.该结构有望在光学集成回路,尤其是纳米生物传感器方面得到比较广泛的应用.

Bandwidth Enhancement and Size Reduction of Microstrip Patch Antenna by Magnetoinductive Waveguide Loading

A planar magnetoinductive (MI) waveguide loaded rectangular microstrip patch antenna is presented and discussed. The MI waveguide consists of two planar metamaterial split squared ring resonators (SSRRs) placed in between two microstrip lines. The backward wave propagation takes place through this structure. The rectangular microstrip patch antenna is magnetically coupled to the MI waveguide. The unloaded rectangular microstrip patch antenna resonates at 37.10 GHz. When loaded with planar MI waveguide, its resonant frequency is reduced to 9.38 GHz with the bandwidth and gain of 44% and 4.16 dBi respectively. In loaded condition, the dimension of antenna is 12.50 mm × 3.70 mm (0.390 λ × 0.115 λ). The appreciable bandwidth is achieved in such a small size antenna. The pass band frequency of MI waveguide is predicted by using the theoretical model of dispersion equation. The effective medium theory is used to verify the metamaterial characteristics of SSRR. The simulated results and theoretical calculations are also presented. The results show that the proposed method can be used to design compact and high bandwidth microstrip patch antennas.

基于超材料拓展蜂窝吸波性能设计方法

吸波蜂窝兼备轻质、承载、吸波特点,被广泛用于隐身结构设计,但其存在低频吸波性能相对较弱的问题。本文采用方形开口谐振环(SSRR)单元提出了一种具有电磁波强吸收性能的超材料设计方法,并将其应用于吸波蜂窝电磁性能改性设计,实现了宽频吸波性能的显著提升。首先设计SSRR单元,进行了电磁散射特性随单元外形参量变化研究,通过仿真探究了介质层厚度、方环宽度、开口宽度和外框边长这4个主要设计参量对超材料吸波性能的影响,分析了电磁吸收峰出现的频点和强度随单元外形变化的规律,提出了一种具有窄带强吸波特性的方案。然后将方形开口谐振环超材料与吸波蜂窝相结合,提出了一种超材料吸波蜂窝的设计方法。研究发现,所设计的超材料吸波蜂窝相比普通吸波蜂窝在1~10 GHz反射损耗平均提升了4.4 dB,吸波蜂窝的吸波性能得到显著提升。

加载方形开口谐振环的太赫兹光电导天线性能仿真分析

对偶极子天线加载方形开口谐振环所构成的太赫兹微结构光电导天线性能展开分析研究。在偶极子天线的基础模型上,基于耦合波理论描述微结构共振模式在入射光和微结构相互作用下振幅的动力学过程;通过调整结构参数模拟分析太赫兹波与结构间的局域耦合特性关系,仿真对比偶极子和微结构光电导天线参数与太赫兹辐射时域脉冲波形和频谱特性关系,以及偶极子天线与微结构天线辐射方向的仿真结果。研究结果表明,随着天线结构参数,如极间间隙的增大,结构间的耦合系数逐步增大,耦合强度逐渐增加,产生的局域电磁共振模式使共振频率处的电磁能量得到极大增强。调整长度、宽度和极间间隙获得最佳结构参数,使最大辐射强度提高了340%,共振峰值逐步发生频移,频率移动范围为0.2~0.8 THz。