周期性磁谐振材料本构参数的理论分析

将薄的磁谐振介质板等效为面磁流, 利用周期性边界条件, 给出了面磁流的指数形式. 通过计算无穷个面磁流在不同空间位置上产生的总电场和总磁场, 推导出了周期性磁谐振人工材料的色散关系和布洛赫阻抗, 进而获取了布洛赫本构参数的理论计算公式. 由于考虑了磁谐振人工材料中的电反谐振对布洛赫介电常数和磁导率的影响, 所以基于仿真实验的布洛赫本构参数的提取值和布洛赫本构参数理论预测值之间的误差很小, 这说明本文推导的布洛赫本构参数的理论计算公式在描述周期性磁谐振材料的电磁特性方面是十分有效的. 这些理论公式将在解释磁谐振现象、设计和优化周期性磁谐振材料等方面提供重要的理论依据. 关键词： 周期性结构 磁谐振 布洛赫本构参数 面磁流     

基于激光等离子体研究的高性能扫描晶体谱仪（英）

在激光等离子体研究中,电磁脉冲干扰对实验结果影响很大,为了减小这一影响,设计一款新的扫描晶体谱仪,整个机身设计成几乎全密闭的良导体。该晶体谱仪通过更换晶体和调整入射角可以获得较宽范围的测量窗口。在X光光谱为2.5~3.5 keV范围内的测量试验中,该扫描晶体谱仪的谱分辨能力为13（在2960 eV）,时间分辨率为10 ps。其谱分辨和时间分辨可以满足对激光等离子体的研究。     

新型电谐振人工异向介质抑制阵列天线单元间互耦

基于电谐振原理和镜像原理设计了一种周期性接地边耦合SRRs(split ring resonators)结构的新型电谐振人工异向介质,进而将该人工异向介质应用于抑制微带阵列天线元间的互耦.与传统微带阵列天线中的用于抑制互耦的电磁结构相比,该人工电磁结构不仅体积小(厚度仅为0·005λ0),而且能获得优异的阵列单元间互耦抑制性能(抑制度达16·8dB).该研究成果表明人工异向介质在高密度高性能微带天线阵列设计中具有良好的应用潜能.     

小型化电谐振人工特异材料研究

详细分析了电谐振人工特异材料设计原理,并结合等效电路模型通过加载等效电感、等效电容和接地等方法,将相同尺寸的工字形结构工作频率从12.21 GHz降到了5.46 GHz,小型化效果明显.该成果不仅对于不同结构人工特异材料小型化设计提供了重要的参考,同时也为设计不同性能、不同工作频率的人工特异材料提供了明确的研究方向和有效的途径.     

一种新颖的变异开口谐振环双频带磁谐振特异材料

根据磁谐振等效电路原理,设计出了工作在X波段的基于变异开口谐振环(split ring resonators)结构的新型双频带磁谐振特异材料.由于内外环间具有弱耦合的优越特性,所提出的磁谐振特异材料的两个工作频点可以较为方便地调节.该研究成果为特异材料的多频带、宽带化提供有益的的研究思路和设计方法. 关键词： 磁谐振特异材料 双频带 弱耦合     

非线性磁电换能器模型的谐振磁电效应分析及其输出功率优化

基于非线性磁致伸缩材料的本构方程,建立了一种“磁-力-电”多场耦合的层合磁电换能器的有限元模型,研究了不同偏置磁场下的谐振磁电效应.基于等效电路模型和二端口网络理论,实现了对谐振状态下磁电系数和等效源阻抗的完整求解.在磁电换能器与负载电阻之间引入优化的L节匹配网络,在提升负载功率的同时拓展了工作带宽.仿真结果与相关文献数据吻合,证实了该模型的准确性和有效性.仿真结果表明,所研究的层合磁电换能器,其磁电系数在450 Oe的偏置磁场下达到51.79 V/(cm·Oe)@51.4 kHz,在350 Oe的偏置磁场下达到极限输出功率–3.01 dBm@50.4 kHz.以保证负载功率为前提,通过优化匹配网络,可实现2.30 dB的功率提升和2.27倍的带宽拓展.本文所建立的非线性有限元模型充分考虑了偏置磁场对谐振磁电效应的影响,该研究结果对小型化磁耦合无线功率传输系统的设计和性能提升具有重要的指导意义.     

Composite metamaterial enabled excellent performance of microstrip antenna array

This paper reports that the split ring resonators and complementary split ring resonators are compounded to construct a novel compact composite metamaterial.The composite metamaterial exhibits a unique property of blocking electromagnetic wave propagating in two directions near the resonant frequency.An example of two-element microstrip antenna array demonstrates that the developed metamaterial enables array performance that is an improvement in comparison with the traditional one,including mutual coupling suppression of 9.07 dB,remarkable side lobe suppression and gain improvement of 2.14 dB.The mechanism of performance enhancement is analysed based on the electric field and Poynting vector distributions in array.The present work not only is a meaningful exploration of new type composite metamaterial design,but also opens up possibilities for extensive metamaterial applications to antenna engineer.     

磁电超材料折射率特性分析

基于麦克斯韦旋度方程, 将磁电超材料板中的电元件和磁元件分别等效为面电流和面磁流, 通过计算这些周期性面电流和面磁流在某个磁电超材料板上产生的总电场和总磁场, 获得了关于面磁流密度和面电流密度的两个方程, 进而推导出了周期性磁电超材料折射率与磁元件的磁导率、 电元件的介电常数和空间色散项之间关系的解析公式. 与传统的折射率计算公式不同, 该解析公式充分考虑到了空间色散以及磁电超材料的电元件和磁元件的相互作用. 折射率理论曲线和基于仿真实验数据的提取值曲线能很好地符合, 这说明文中推导的折射率公式能够正确地描述磁电超材料的负折射特性. 本文的结果将为分析电磁元件之间的相互作用以及设计负折射率符合一定要求的磁电超材料提供重要的理论参考. 关键词： 磁电超材料 周期性结构 负折射率     

交指电容加载的周期性对称负磁导率人工材料研究

利用二端口网络理论和弗洛奎定理, 详细分析了周期性对称磁谐振人工材料的相对布洛赫磁导率与散射矩阵参数的关系, 利用这个关系提取了四种形式的开口谐振环布洛赫磁导率. 全波仿真和磁导率数值提取结果表明, 在开口谐振环的开口处加载交指电容, 磁谐振频率将显著降低. 这些成果将为提取周期性人工材料的布洛赫磁导率提供理论依据, 同时为小型化磁谐振特异人工材料提供新的设计思路.     

双板电极条纹变像管设计

为满足惯性约束聚变（ICF）实验等离子体诊断中对X射线条纹相机大动态和高时空分辨能力的需求,设计了一款利用板状电极对加电四极透镜聚焦方式的变像管。此款变像管最主要的特点为时空方向聚焦方式不同,在时间方向上采用两对平板电极聚焦电子,而在空间方向上采用电四极透镜对电子进行聚焦,其空间分辨能力在阴极边缘处达到了40 lp/mm,时间分辨能力在10 ps左右,阴极有效长度为20 mm。由于变像管采用时空方向分别聚焦方式,相对传统轴对称管型来说,电子不会聚焦成点,空间电荷效应更弱,所以具有大动态能力。