新型小铷钟微波腔谐振特性的研究

采用模匹配法对一种陶瓷介质填充的圆柱谐振腔TE₀₁₁、TE₁₁₁模的谐振特性进行了理论分析和软件仿真. 计算了该种谐振腔的谐振频率,并与其他理论方法得到的仿真结果进行了比较,验证了理论方法的正确性. 在此基础上,分析了陶瓷介质尺寸对谐振频率的影响. 与目前铷钟广泛使用的微波腔相比,该种谐振腔腔体的体积在很大程度上得到减小,这对于铷原子钟小型化的实现具有重要的作用.     

基于双负介质与负介电常数介质交叠结构的谐振腔研究

通过探讨双负介质与负介电常数介质交叠结构的谐振特性,实现了一种能够同时缩小长度和宽度的改进的小型化谐振腔(IMCR). 对IMCR谐振特性进行了数值仿真,结果表明,IMCR能够在10.3GHz上稳定谐振,但其长度和宽度却分别只有4.58和5.08mm,相比于普通金属谐振腔的长度和宽度均缩短了一半. 这些结果对基于双负介质的小型化谐振腔的发展具有理论意义. 关键词： 双负介质 负介电常数介质 改进的小型化谐振腔 各向异性     

含有左手介质双层基底的亚波长谐振腔微带天线研究

将谐振腔引入微带结构,分析和设计了含有左手介质双层基底的亚波长谐振腔微带天线.基于左手介质对右手介质的相位补偿效应,此新型微带天线的高度并没有因为双层基底而大为增加,反而有所降低.计算表明：在一些情况下,大幅度提高的带宽特性突破了传统微带天线的窄带局限,而在另一些情况下,所得到窄带微带天线能够在单频率点谐振鉴频.针对这一特性,将亚波长谐振腔微带天线应用于探测器中,显示了此新型微带天线在目标探测上的优势. 关键词： 微带天线 左手介质 谐振腔     

Helmholtz水声换能器弹性壁液腔谐振频率研究

针对传统Helmholtz水声换能器设计中刚性壁假设的局限性,将Helmholtz腔体的弹性计入到液腔谐振频率计算中,实现低频弹性Helmholtz水声换能器液腔谐振频率精确设计.基于细长圆柱壳腔体的低频集中参数模型,导出了腔体弹性引入的附加声阻抗表达式,得到了弹性壁条件下Helmholtz水声换能器等效电路图,给出了考虑了末端修正的弹性壁Helmholtz共振腔液腔谐振频率计算公式.利用ANSYS软件建立了算例模型,仿真分析了不同材质、半径、长度时的Helmholtz共振腔液腔谐振频率.结果对比表明弹性理论值与仿真值符合得很好,相比起传统的刚性壁理论计算结果,本文的弹性壁理论得出的液腔谐振频率值有所降低,与真实情况更加接近.本文的结论可以为精确设计低频弹性Helmholtz水声换能器提供理论支持.     

谐振腔提高横向光电效应的量子效率

根据位置敏感探测器的原理,设计了p-i-n型的谐振腔结构,研究谐振腔提高横向光电效应的量子效率。以一维缺陷光子晶体作为顶部光学镜,底部为分布式Bragg反射镜(DBR),中间为激活介质谐振腔。利用传输矩阵法计算了一维缺陷光子晶体的透射特性。由于顶部和底部结构的高反作用,一维缺陷光子晶体的透射谐振导模将被有效地限制在激活介质中。通过对谐振腔模型的分析,得出了激活介质的量子效率,并进行了数值仿真。结果表明,一维缺陷光子晶体的谐振导模能有效提高谐振腔中激活介质的量子转换效率。     

回旋管谐振腔本征模式计算的新算法

基于龙格库塔理论,提出了一种计算回旋管谐振腔本征模式的新方法.不同于传统计算方法,新算法只需要通过对含有本征模式谐振频率和Q值,两个变量的目标函数进行最小值优化,就能够确定出回旋管谐振腔本征模式的所有特性.通过实例的具体计算,可以证明新算法的计算效率,相对于传统计算方法有了本质上的提高. 关键词： 回旋管 算法 本征模式 计算效率     

金属膜片和回流杆结构对大间隙速调管谐振腔高频特性的影响

利用模拟软件和数值计算方法,对感性加载大间隙速调管谐振腔的高频特性进行了分析,结果表明:增加膜片数量对减弱间隙空间效应的贡献有限,而一旦加载感性回流支撑杆,即使只填充4个膜片,已能基本消除空问电荷效应;由于回流杆的电感和谐振腔的固有电感可比较,导致谐振频率相对提高达9％;与对谐振频率的影响相比,回流杆尺寸对谐振腔电场分布的影响要小得多;而对于经过频率优化的谐振腔,回流杆尺寸对放大器工作特性的影响基本可以忽略.应用以上结论设计出的感性加载大间隙速调管放大器,能稳定提取约1.13 GW的微波功率,功率效率约38％.     

基于异向传输线的亚波长谐振腔设计

 提出了一种新型的谐振腔，该谐振腔的谐振条件与普通谐振腔不同，其两个端面的总相移不必是180°的正整数倍。这种谐振腔由异向传输线和右手传输线两种不同性质的传输线级联构成，它利用耦合腔链作为异向传输线实现负相移，同轴波导作为右手传输线实现正相移，使谐振腔两个端面的总相移为零，满足谐振腔的谐振条件。由于它与传统谐振腔谐振条件不同，理论证明这种谐振腔的长度可远远小于传统谐振腔，设计实例的仿真结果表明这种新型谐振腔的长度最短仅为传统谐振腔的1/7。     

一种新型光学微腔的理论分析

应用波动光学理论,分析了一种新型锥顶柱状光学微腔的本征模式,得到了谐振腔的谐振波长表达式.在谐振波长1550 nm附近进行了设计与仿真优化,优化结果显示新型谐振腔与传统平行腔相比,在腔长为4512.5 nm,直径为3134.4 nm时,其品质因数可以提高22.4%,达到了49928.5,同时谐振腔的有效模式体积减小了47.8%.     

中国散裂中子源铁氧体加载腔的性能研究

利用同轴线理论分析了扫频工作的中国散裂中子源（CSNS）铁氧体加载同轴谐振腔的主要性能参数。给出了铁氧体加载腔在三维电磁场仿真计算中的建模过程,在场分析的基础上提出了陶瓷介质等效谐振电容的方法。将模拟计算得到的腔体的谐振特性与同轴线理论计算和实际腔体测量结果相比较,三者吻合得非常好。通过对腔体样机母排引入的寄生模的实验和模拟研究,提出了解决寄生模问题的方法;通过对腔体内铁氧体环的填充系数的研究,给出了短尺寸腔的扫频工作方案。     

左手材料的响应频段和单元尺寸关系的研究

目前左手材料的负折射现象只发生在微波波段,通常把发生负折射现象的这个频率波段称为响应频段.由于左手材料的响应频段的频率很低,而常用的波源是太阳光或者是可见光,因此左手材料的应用受到极大的限制.如何使左手材料的响应频段从低频移到高频或者说从微波波段移到可见光波段是迫切需要解决的问题.在周期性结构的左手材料中影响响应频段的因素很多,例如周期性结构的单元形状、单元尺寸等等.文中通过改变周期性结构左手材料的单元尺寸实现了响应频段的移动,同时经实验和计算机模拟得到了单元尺寸和响应频段的关系即随着单元尺寸变小响应频段 关键词： 左手材料 周期性结构 单元尺寸 响应频段     

Ka波段分布作用速调管多间隙谐振腔研究

谐振腔作为速调管的高频互作用电路,其特性对速调管的功率、效率、增益和带宽等性能具有决定性影响。主要介绍了某Ka波段分布作用速调管谐振腔的设计过程:基于多间隙谐振腔理论,利用电磁仿真软件CST详细分析了谐振腔不同结构尺寸对特性参数,如品质因子、特性阻抗、耦合系数、有效特性阻抗的影响,优化得到谐振频率为35 GHz的五间隙谐振腔的物理结构模型,并给出互作用仿真结果,为Ka波段分布作用速调管设计及其高频注波互作用的计算提供重要的参考和依据。     

半导体超常媒质矩形谐振腔(英文)

设计并研究了两个有不同各向异性参数的半导体超常媒质矩形谐振腔,其中填充了部分右手半导体超常媒质和部分左手半导体超常媒质。通过作图法研究了充满非色散的右手半导体超常媒质和色散的左手半导体超常媒质的谐振腔中谐振模式的解。结果显示,谐振腔的谐振模式取决于半导体超常媒质的色散关系。讨论了每种谐振腔中包含的六种情况,分别表示两个区域的传播常数为实数和虚数的不同的组合,并且揭示了构建具有无相差特性的谐振腔的几何参数要求。     

An anisotropic metamaterial-based rectangular resonant cavity

Resonance properties of a rectangular resonant cavity filled with an anisotropic metamaterial bilayer are investigated. Different from the isotropic case and the one-dimensional resonator, the resonance properties in such a cavity are closely related to the dispersion relation of the anisotropic medium. Three cases including six subcases of different combinations of metamaterials are discussed and it is found that subwavelength resonance modes may occur in all subcases. Particularly, the relation between resonance modes and the transverse cavity width is investigated, and calculated results show that there are infinite subwavelength resonance modes as the transverse cavity width approaches zero. Requirements of the material and geometry parameters to construct a subwavelength resonant cavity are revealed by theoretical analysis, which demonstrates that this kind of subwavelength resonator brings more design flexibility and tolerance. PACS 78.70.Gq; 81.05.Zx; 84.40.Ba     

回旋管光子带隙谐振腔冷腔电磁模式分析

利用二维三角格子金属光子带隙谐振腔代替回旋管的传统柱形谐振腔,并对腔体进行了TE波模式的计算与分析.综合考虑腔体内外的结构特征,给出了光子带隙谐振腔冷腔模式理论的研究方法,发现腔内存在单模工作的可能与条件以及非角对称情况下的电磁模式分布特征.研究结果表明,利用光子带隙谐振腔代替回旋管的传统腔体,可使回旋管在不受腔体横向尺度限制的条件下实现单模工作.这对于提高回旋管的功率容量、有效实现高次单模与高次回旋谐波耦合条件下的注-波互作用、降低工作磁场并从物理上根本改变回旋管的工作状态提供了理论依据. 关键词： 回旋管 金属光子带隙 谐振腔     

基于三角谐振环的新型六边形谐振环金属线复合周期结构左手材料性质研究

通过实验及仿真研究了三角谐振环组合新型六边形谐振环金属线复合周期结构左手材料.仿真研究了以金属铜三角开口谐振环（SRRs）为基本单元的周期结构负磁导率材料,与闭口环（CSRRs）结果对比发现三角开口谐振环能产生很好的谐振效果即能产生负磁导率,并且多层单元仿真发现多个谐振环耦合能提高谐振频率并加宽谐振频段;设计、制作并实验和仿真研究了三角开口环为基本单元的六边形谐振环金属线复合周期结构左手材料,仿真结果在98GHz附近出现良好负折射效应,实验验证在93—108 GHz出现良好负折射效应,与仿真结果具有良好的一致性.该研究对新型周期结构左手材料的研究、设计和研制具有重要的科学意义和应用前景. 关键词： 左手材料 三角环组成的六边形谐振环 负折射     

All-dielectric left-handed metamaterial based on dielectric resonator: design, simulation and experiment

Dipoles with Lorentz-type resonant electromagnetic responses can realise negative effective parameters in their negative resonant region. The electric dipole and magnetic dipole can realise, respectively, negative permittivity and negative permeability, so both the field distribution forms of electric and magnetic dipoles are fundamentals in designing left-handed metamaterial. Based on this principle, this paper studies the field distribution in high-permittivity dielectric materials. The field distributions at different resonant modes are analysed based on the dielectric resonator theory. The origination and influence factors of the electric and magnetic dipoles are confirmed. Numerical simulations indicate that by combining dielectric cubes with different sizes, the electric resonance frequency and magnetic resonance frequency can be superposed. Finally, experiments are carried out to verify the feasibility of all-dielectric left-handed metamaterial composed by this means.     

Subwavelength rectangular cavity partially filled with left-handed materials

In this paper, we present the electromagnetic analysis of a rectangular cavity partially filled with a left-handed material slab. Our theoretical investigation shows that there exist novel resonant modes in the cavity, and such a cavity becomes a subwavelength cavity. The eigenvalue equation of the cavity is derived and the resonant frequencies of the novel modes are calculated by using numerical simulation. We also discuss the stability of the novel resonant modes and show the best condition under which a useful rectangular cavity of subwavelength dimensions with tolerable stability is obtained.