基于等效介质原理的宽角超材料吸波体的理论分析

目前,很少有文章就如何实现宽角度吸波材料进行详细的理论分析和设计指导,设计宽角度吸波材料仍然是一件很困难的事情.本文基于等效介质理论对带有反射地板的单层介质超材料吸波体进行较为详细的理论分析.从基础电磁理论出发,推导TE波(横电波,电场方向与入射面垂直的平面电磁波)和TM波(横磁波,磁场方向与入射面垂直的平面电磁波)照射下吸波体的反射系数,分析实现宽角度吸波效果所需的等效电磁参数,为宽角度超材料吸波体的设计提供了理论基础.此外,论文还理论分析了实现宽带宽角吸波等效电磁参数所要满足的条件,并做了计算检验.结果表明,当介质等效电磁参数按照特殊曲线随频率发生变化时,理论上能实现宽带宽角的吸波效果.     

基于时间反演技术的电磁器件端口场与内部场转换方法

随着电磁器件的集成化,器件搭载的模块、实现的功能愈发多样.各模块间的耦合难以忽略,设计难度陡然增加,传统设计方法逐渐力不从心,迫切需要寻找一种新的电磁综合设计方法.本文利用时间反演电磁波的时空同步聚焦特性,探索了将时间反演技术应用于器件设计的可能性.首先,基于通用的器件逆设计流程,利用时间反演技术、并矢格林函数及电磁学的基本原理,提出了将器件端口场分布转换为内部场分布的方法,并证明由端口期望场的时间反演场在空间某一位置获得的连续等效源的共轭分布可在端口处产生与期望场接近的场分布.且在单点频逆设计过程中,只需知道端口电场或磁场的切向分量即可完成端口场与内部场的转换.同时,借助格林函数的互易性对本文所提理论做适当变换后,进行数值仿真验证,分析讨论了不同初始信息条件下该方法的适用性.仿真结果与理论相符,证明了理论的正确性,为将时间反演技术应用于电磁器件的逆设计提供了可能.     

亚波长间距理想导体球阵列近区时间反演电磁场的快速求解

为快速求解亚波长间距分布的理想导体球阵列近区的时间反演电磁场,提出一种基于等效偶极子模型的解析分析方法.首先,通过分析球面波照射理想导体小球的散射场解析解发现,散射场可以近似等效为电磁偶极子辐射场的叠加.等效偶极子的强度与初始激励源的幅度成正比关系.通过建立不同小球等效偶极子矢量间的耦合方程组可以直接求解得到相应矢量的大小.然后,结合时间反演腔理论得到相应的时间反演并矢格林函数,继而得到小球阵列近区的时间反演场分布.最后,通过与数值仿真软件的计算结果进行对比,验证了方法的正确性及高效性.研究表明,时间反演技术结合近场亚波长间距小散射体加载能够实现超分辨率的场聚焦.     

离子液体中酶促Michael加成反应的研究

以离子液体作为反应介质,研究了嗜热酯酶APE1547在不同离子液体中催化咪唑与丙烯酸乙酯的Mi-clasel加成反应,并对反应条件进行了优化.在最适反应条件下,Michael加成反应产率可达98.8%,另外发现嗜热酯酶APE1547在该反应体系中可重复使用8次,其催化性能没有明显下降.     

基于深度物理启发神经网络的微波波导器件逆设计方法

使用物理启发的神经网络方法求解物理逆问题正成为一种趋势,但仅通过损失函数引入物理信息的方案难以求解.为解决电磁器件逆设计中物理启发神经网络模型不易收敛的问题,本文引出了深度物理启发神经网络.深度物理启发神经网络使用偏微分方程的基本解构成的网络替代传统的前馈神经网络,将数学物理模型嵌入网络结构.这一特点使深度物理启发网络的训练参数具有实际物理意义,相较传统物理启发神经网络拥有更简洁的损失函数,计算效率和稳定性也有明显提升.以二端口波导的散射参数设计为例,数值实验结果表明该方案在保证与设计目标相关性系数大于0.99的同时,最快可在25 s实现器件逆设计,且能够获得多样化的结构设计结果.本文提出的方法为逆物理问题求解构建及神经网络的物理信息嵌入探索提供了新思路.     

实现散射场强整形的微散射体阵列逆向设计方法

本文提出一种基于全介电微散射体的散射阵列结构逆向设计方法,用以实现散射电场强度整形.该方法基于空域傅里叶变换与角谱变换,从给定目标区域处期望实现的散射场强分布出发,逆向求得所需的感应源,再利用电磁感应源理论,逆向设计微散射体阵列,且只需通过解析计算便能够快速地求取出微散射体阵列的电磁参数值分布.基于提出的逆向设计方法,文中提供了三维情况下的具体算例,实现了给定方形面目标区域的散射场强整形.理论计算结果与全波仿真结果符合良好,表明本文提出的逆向设计方法具有可行性与有效性.