亚波长银粒子/孔的光谐振特性

基于异质材料的有效介电常数理沦,仿真了二维亚波长银粒子/孔的等效复介电常数,证实了亚波长金属银粒子/孔的光谐振特性.对于在介质内放咒银粒子的模型,当光频率高于银的等离子体频率时,异质材料的等效介电常数的实部为负;在等离子体频率附近,等效介电常数的虚部存在谐振峰,粒子增大,谐振峰红移;在谐振频率点,银粒子周围局域场最大.在金属银上开孔,并填充不同介电常数的材料时,也存在类似的效应.并且孔内填充材料的介电常数增大,谐振峰红移,在相同介电常数的条件下,孔增大,谐振峰蓝移.光谐振现象与金属粒子/孔的形状有关,因此,光与亚波长金属粒子/孔相互作用的机理为等离子体模和谐振模,异质材料的有效介电常数理论是研究亚波长金属粒子/孔异常光增强现象的有力工具.     

一维负磁导率材料中的缺陷效应

理论和实验已经表明，金属开口谐振环（split ring resonators,简称SRR）可以实现材料的有效磁导率μeff在某一频率范围内为负.采用波导法实验研究了不同几何尺寸的六边形SRR在X波段微波作用下的近邻相互作用.实验发现，相同尺寸的六边形SRR周期性排列而成的一维负磁导率材料存在一个谐振频率；当缺陷谐振环引入一维负磁导率材料时，主谐振频率和缺陷环谐振频率同时发生移动；主谐振频率和缺陷环谐振频率的移动量随缺陷与双环谐振频率之差的增加而减小，当缺陷环谐振频率与双环谐振频率接近时，环间的相互作用增强，频率的移动量增大. 关键词： 负磁导率 缺陷效应 开口谐振环     

A6磁控管谐振系统的计算与模拟分析

 利用等效电路法和高频分析软件（HFSS）对A6相对论磁控管谐振系统进行了理论计算与模拟分析，着重考虑了相对论磁控管端帽的引入对谐振频率的影响。模拟和冷测均表明：相对论磁控管端帽的引入将对谐振频率造成一定影响，在端帽的某些尺寸下，同一模式将会分裂出两个谐振频率。这将加剧磁控管内部的模式竞争而不利于磁控管的工作。     

孔缝对金属腔体强电磁脉冲耦合特性影响研究

核电磁脉冲和高功率微波等强电磁脉冲易造成电子设备功能失效甚至损毁,在实际工程实施中用金属腔体对电子设备进行屏蔽是常用的强电磁脉冲抑制手段。基于电磁仿真计算,对含矩形孔缝金属腔体的强电磁脉冲耦合特性进行了系统研究,阐述了孔缝宽长比、腔体尺寸等因素对多种不同类型强电磁脉冲（核电磁脉冲、宽带高功率微波、窄带高功率微波）作用下腔体内耦合场的影响;并以此为基础,重点分析了强电磁脉冲与含孔缝金属腔体之间的作用机制。研究结果表明:不同类型强电磁脉冲耦合信号差异明显,金属腔体对强电磁脉冲的响应是腔体谐振模式、孔缝谐振频率与强电磁脉冲共同作用的结果;当腔体谐振模式、孔缝谐振频率在强电磁脉冲的带内时,腔体内部的耦合场会出现增强效应;特别地,腔体与孔缝间的相互作用还可造成腔体与缝隙的谐振频率发生偏移。因此,在为电子设备设计金属屏蔽外壳时,应基于不同强电磁脉冲的频带范围,对腔体与孔缝的尺寸进行综合设计,抑制腔体、孔缝谐振及谐振频率偏移,提升其强电磁脉冲防护性能。     

RLC串联谐振电路实验方法改进探究

针对传统实验方法存在操作繁琐、谐振点附近电压变化缓慢等问题,提出了改进实验测量的方法,通过测量电容电感两端合电压与信号源输出电压的比值随频率变化曲线来测定谐振频率。与传统实验方法对比表明,该实验方法不仅能达到与传统实验方法相同的实验结果,而且能改进实验操作,并加深学生从不同角度对电路谐振特性的理解。为RLC串联电路谐振频率的测量提供了新的思路和切实可行的实验方案。     

扭转超声振动系统中局部共振的研究

本文从扭转振动波动方程出发，推导出了具有类圆锥过渡段的复合阶梯型扭转变幅杆的频率方程解析表达式。从实验和理论上对该复合变幅杆的谐振频率随杆细端长度和直径的变化进行了测量和计算。通过对比，证明了复合振动系统中局部扭转共振现象的存在，并得到了其产生条件。     

Terfenol-D/PZT磁电复合材料的磁电相位移动研究

采用粘合法制备了叠层结构的块体Terfenol-D/PZT磁电复合材料,测量了不同频率下的磁电回线,采用新的极坐标下的方式做图.从极坐标下的磁电回线中可以看出,随直流磁场的变化,非谐振频率下的磁电相位发生了轻微移动,移动幅度随频率的增加而增加;而在谐振频率下,伴随着巨磁电效应,磁电相位发生了显著移动,移动幅度达到了近90°.与粉末Terfenol-D/环氧树脂/PZT磁电复合材料对比之后表明,非谐振频率下块体Terfenol-D/PZT的磁电相位移动主要由涡流引起;而谐振频率下大幅度相位移动则主要来源于Terfenol-D的磁致弹性变化.     

开口谐振环阵列在太赫兹波段的谐振特性实验研究

实验制备了单元尺寸在微米量级的开口谐振环周期阵列样品,测试了其在0.1~2 THz频段的散射系数,验证了不同极化方向的垂直入射可产生单独的电谐振或同时产生磁谐振的传输特性,验证了材料电导率对样品的谐振频率的影响。结合仿真计算结果,得到了等效的负介电常数和负磁导率随频率的变化关系,及其电、磁谐振频率与谐振环单元尺寸增大倍数k的关系曲线。实验和仿真均表明,样品的电谐振频率与1/k线性相关,而磁谐振频率与1/k成正比关系。     

基于平面超材料的Fano谐振可调谐研究

基于两段相同金属分裂环谐振器构成的单层结构, 从理论及实验方面研究了平面超材料的可调谐Fano谐振. 实验测量了平面超材料对TE和TM入射波的电磁响应, 利用电磁波的入射角度控制Fano谐振的强度, 实现了谐振的开关特性, 谐振频率红移可达到21%. 基于有限元法给出了平面超材料的场分布, 强的正常色散表明平面超材料的电磁响应可类比经典电磁诱导透明现象, 仿真与实验结果相符合. 对称结构超材料Fano谐振的开/关特性为超材料性能的可调谐控制提供了有效途径.     

带缝隙矩形腔的屏蔽效能传输线法修正及扩展分析

为研究入射电磁波与缝隙参量对矩形腔体屏蔽效能的影响,提出基于透射定律结合等效传输线方法对腔体的电磁屏蔽特性进行分析。详细推导了经缝隙透射进腔体内的电场,将透射电场作为等效电压源并对传统的传输线模型进行了修正,使之能计算任意方位入射的电磁波及缝隙偏离体壁中心时的情况;并对此方法的计算公式进行了扩展,使其能分析不同形状、孔阵、孔距及损耗等参量对腔体屏蔽效能的影响。研究表明:缝隙位于体壁中心时的屏蔽效能比靠近体壁边沿时差;相对入射角和方位角而言,极化角对腔体的屏蔽效能影响较大;在保持孔阵总面积不变的情况下,通过减小孔径来增加孔的数目或增大孔间距都可提高腔体的屏蔽效能;屏蔽体内损耗因子越大,则对腔体内的谐振频率抑制效果越明显。通过与腔体内谐振频率理论值、数值方法结果的比对分析表明,修正和扩展的解析方法结果可信,且利于各参量对腔体屏蔽效能的分析,适用范围更广。     

R对RLC串联谐振测量方法的影响

RLC串联谐振电路实验是《大学物理实验》中的一个重要内容。一般教材采取通过测量电阻两端电压的谐振曲线来确定谐振频率,但发现此时U_r/U通常小于1,从而会感到疑惑。本论文分别从实验和理论的角度验证了通过测量电感和电容两端电压的谐振曲线来确定谐振频率的可行性。     

二维负磁导率材料中的缺陷效应

研究了以金属铜六边形开口谐振环为基元的二维负磁导率材料的缺陷效应.利用电路板刻蚀 技术制备了二维负磁导率材料样品.采用波导法测量了点缺陷和线缺陷对二维负磁导率材料X 波段(8—12GHz)微波透射行为的影响.实验发现，无缺陷的二维负磁导率材料样品存在一个 谐振频率，在稍大于该谐振频率的极窄区域内表现为负磁导率.点缺陷和线缺陷SRR的引入导 致材料主谐振峰的强度下降、谐振频率发生移动，品质因数Q显著下降.缺陷的存在破坏 了材料的周期性结构，从而引起其谐振峰的谐振强度和谐振频率发生变化.缺陷效应的研究 不 关键词： 负磁导率 缺陷效应 开口谐振环     

集成马赫-曾德尔热光耦合器的可调谐振环优化设计

根据耦合模理论,推导出可调谐光波导谐振环的光强和相位传递函数的表达式,并分析了可调谐谐振环的传输特性.结果表明,谐振环中集成的马赫-曾德尔耦合器的参量设定和调谐方式直接影响谐振环的谐振频率移动范围和调制功率.通过改变耦合器参量对谐振环进行优化设计,在中心波长为1550 am附近,谐振环半径2 cm,传输损耗0.08 dB/cm的情况下,实现了清晰度和最佳谐振深度的调谐,谐振频率的移动范围低于0.027 GHz,降低了谐振环对频率调制器的调频要求,同时降低了耦合器的调制功率.     

基于LabVIEW的声波谐振管实验研究

为了更高效地测量声波谐振管的谐振频率,本文基于LabVIEW设计了测量声波谐振管谐振频率的扫频程序,分别得到了两端闭管条件下不同管长的谐振频率,以及首端闭管与尾端闭管条件下的谐振频率.此外,还通过绘制管内驻波波形图对声压波腹发生偏离的假设进行了验证.最后,对谐振管管身小孔开闭对谐振频率的影响进行了探究,发现小孔位置越接近驻波的声压波腹,谐振频率的偏离量越大.     

RLC串联谐振曲线对称性与品质因数Q的关系

通过将RLC串联谐振电路的谐振曲线方程无量纲化得到一个普适的谐振曲线,并根据它证明了曲线的对称性只取决于品质因数Q的值,而非谐振频率的大小。在实验上用控制变量法也验证了此结论。     

非对称开口六边形谐振单环的微波透射特性

受自然界树型结构的启发，设计了分叉树型微结构单元，用电路板刻蚀技术制作了非对称开口六边形谐振单环及其组合结构.采用计算机模拟和实验研究了单个和多个谐振环在微波段(7—12 GHz)的电磁响应行为.研究结果表明：该结构具有负磁导率特性，开口谐振环几何尺寸影响环的磁谐振频率；两环环间距较小时出现二次谐振；带高级分支的辐射状环列相对于不带分支环列透射峰向低频移动.实验和模拟结果相符. 关键词： 负磁导率 开口谐振环 透射率     

探究如何利用谐振电路准确测量电容和电感

当正弦波信号源的输出达到某一频率时,RLC电路的电流达到最大值,即产生谐振现象.目前大多数实验主要是通过描绘RLC串并联电路的相频特性、幅频特性曲线来研究RLC电路的谐振现象,进一步测定谐振曲线、电路品质因数Q值等.那么,能不能利用RLC电路的谐振特性反过来测量电路中的电容和电感呢?为此,本文首先通过谐振电路理论推导得出测量电容及电感的实验原理,然后进行大量的实验探究和数据分析,得出了准确测量电容和电感的条件.     

基于开口环的可调谐滤波器及其电磁带隙

基于开口谐振环上加载变容二极管设计可调谐滤波器,很好地实现了电磁波带隙的可调.在单环开口谐振环缝隙处或者双环开口谐振环的两环之间加载变容二极管,改变加载变容管上得的电压,改变该结构的分布参量而达到滤波器可调性能.同时通过数值计算分析了该滤波器结构对电磁波的频率响应函数,指出其形成电磁波带隙的物理机制,为了消除开口谐振环的磁谐振效应而关闭开口谐振环的缝隙实验进行了验证.研究表明基于变容管开口环的可调谐滤波器所形成的电磁波带隙中,有的带隙是源于磁谐振机制.有的带隙是源于电谐振机制.对该滤波器形成带隙物理机制的研究,可以更好地理解开口谐振环,有助于其在光学和微波波段器件的设计.     

分布电容对RLC串联谐振特性的影响

在交流电路的实验中要尽量避免分布电容的影响。我们在RLC串联谐振实验中参量选择为L=0.1H,C_0=0.1μF,R取10~2量级,规定测量频率为1kHz≤f≤2.4kHz,测得谐振频率f_o为1.60kHz,效果很好。但f继续增大,用示波法还可以测到一个“谐振”点,此时f_o'=78kHz,且同时电阻上电压达到最小,当f继续增大则电阻上电压     

超材料谐振子间的电耦合谐振理论与实验研究

通过将两个金属开口环谐振器口对口地放置, 实现了超材料谐振子间的电耦合谐振. 对电耦合谐振的微波等效电路进行了理论分析和数值计算, 结果表明耦合后的超材料谐振子能产生两个谐振频率, 其中一个随耦合强度的增加逐渐向低频方向移动, 而另一个固定在单谐振子的谐振频率处不变. 微波透射谱的实验测试和电磁仿真结果表明, 两个谐振峰随耦合强度的增加分别向低频和高频方向移动. 分析表明: 低频谐振峰的位置主要是由超材料谐振子间的电耦合强度决定的; 高频谐振偏离单谐振子的谐振频率主要是由不可避免的磁耦合引起的, 而且在耦合间距越小时磁耦合影响越大. 提出的基于超材料谐振子间的电磁耦合实现的双频谐振及其可调性极大地增加了超材料的设计与应用空间.