一种新型的树枝状负磁导率材料微带天线

基于树枝状金属结构单元模型的电磁特性,设计了一种双面刻有树枝状金属结构单元阵列的负磁导率介质材料,并将这种介质材料作为微带天线的基板,制备了中心工作频率为2.64GHz的树枝状负磁导率材料微带天线.仿真和测量结果都表明：相比普通微带天线,树枝状负磁导率材料微带天线的性能得到了明显改善,定向性得到了提高,E面和H面的3dB角分别收缩了18°和13°,增益提高了2.19dB,相当于有效辐射功率提高了65%.说明利用负磁导率材料作为微带天线的基板,可以明显改善微带天线的性能. 关键词： 树枝状结构 微带天线 负磁导率 增益     

基于超材料吸波体的低雷达散射截面微带天线设计

设计了一种高吸波率、宽入射角、无表面损耗层的超材料吸波体, 并将其用于微带天线的带内雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩.实验结果表明: 设计的吸波体的厚度为0.3 mm, 吸波率达99.9%, 相比普通微带天线, 加载该吸波体后的天线在工作频带内法向RCS减缩都在3 dB以上, 最大减缩16.7 dB, 单站RCS在-30°–+30° 角域、双站RCS在-90°–+90°角域减缩超过3 dB, 且天线辐射性能保持不变. 证实了该吸波体具有良好的吸波效果, 可以应用于微带天线的带内隐身. 关键词： 超材料吸波体 微带天线 雷达散射截面     

可见光波段超材料的平面聚焦效应

基于超材料双鱼网结构物理模型,设计了树枝状结构+树枝状结构、树枝状结构+银膜和树枝状结构+氧化铟锡玻璃三种可见光波段超材料复合结构.采用双模板辅助化学电沉积方法,制备出金属银树枝状结构阵列和银膜,分别实现了这三种复合结构.透射和反射实验表明,三种复合结构具有类似的行为.比较发现,树枝状结构+氧化铟锡玻璃复合结构具有损耗低和平面聚焦效应明显的优点.通过调节实验条件,分别制备出能够实现平面聚焦的红绿蓝三种可见光波段超材料. 关键词： 超材料 银树枝状结构 可见光 平面聚焦     

单方环结构左手材料微带天线

设计了一种简单的双面单方环结构左手材料,在4.8–5.25 GHz频率范围内该材料的等效介电常数和等效磁导率同时为负.将此单方环左手材料作为覆盖层,置于中心工作频率为5.0 GHz的微带天线之上. 仿真和实验研究表明:相对普通微带天线而言,覆层微带天线的性能得到了明显改善, E面和H面的半功率波束宽度分别收缩了25°和20°,定向性得到了提高, 5 GHz处的增益提高了3 dB, -10 dB带宽增加了600 MHz. 关键词： 单方环结构 左手材料 微带天线     

基于左手材料的高增益双频带微带天线

左手材料具有平板透镜聚焦效应,突破电磁波的衍射极限实现倏逝波的放大,其覆盖于微带天线上方,可以提高天线增益。设计了一种应用于UHF和WLAN的双频微带天线,通过在接地板上刻蚀己字形弯折缝隙的方法实现双频谐振。为了改善微带天线低频段的增益,设计了一种新型的哑铃型结构双频段左手材料,将其作为微带天线的覆层。测试结果表明,覆层左手材料微带天线的低频段和高频段的峰值增益分别为2.1 dBi和7.4 dBi。     

基于宽带吸波体的微带天线雷达散射截面缩减设计

利用加载集总电阻的方式设计出一种极化稳定且宽入射角的宽带超材料吸波体(wide-band metamaterial absorber, WBMA), 在平面波垂直入射时, 其吸波半波功率带宽达12.7 GHz, 吸波率大于90%的带宽达10.42 GHz, 峰值吸波率达99.9%. 将其与微带天线共基板共接地板的方式加载, 制备出WBMA微带天线, 实现了天线宽频域内雷达散射截面(radar cross section, RCS)大幅缩减. 仿真与实测结果表明: 将WBMA加载于微带天线后, 天线的前向增益提高了0.53 dB, 整体辐射特性基本保持不变; 在不同极化波下, 天线的工作频带带内和带外等宽频域(6.95-17.91 GHz)内的单站RCS缩减大于3 dB以上, 最大缩减值达21.2 dB; 在天线的中心频点8 GHz处± 48°的宽角域内, 双站RCS缩减效果明显, 很好地实现了天线的宽频域大角度的隐身设计.     

宽带透射吸收极化无关超材料吸波体

提出了一种新的基于磁性吸波体材料的具有低频透射和高频宽带吸收特性的超材料吸波体.该超材料吸波体在1 GHz的透射系数为-0.5 dB,具有较好的低频透射特性,可以实现对低频信号的相互通信;在频率大于8.4 GHz的频段,吸收率均大于80%,基本覆盖整个X波段和Ku波段,实现高频宽带吸收.此外,由于该超材料吸波体的单元金属周期结构具有较好的四重旋转对称性,因而是极化无关的.该透射吸收超材料吸波体设计简单,实用性强,具有较强的潜在应用价值.     

太赫兹波段电磁超材料吸波器折射率传感特性

太赫兹超材料吸波器作为一类重要的超材料功能器件,除了可以实现对入射太赫兹波的完美吸收外,还可以作为折射率传感器实现对周围环境信息变化的捕捉与监测.通常从优化表面金属谐振单元结构和改变介质层材料和形态两个方面出发,改善太赫兹超材料吸波器的传感特性.为深入研究中间介质层对太赫兹超材料吸波器传感特性的影响,本文基于金属开口谐...     

基于电磁谐振的极化无关透射吸收超材料吸波体

仿真并实验验证了基于电磁谐振的极化无关透射吸收超材料吸波体, 该吸波体可以实现低频透射和高频吸收.实验测试结果表明, 该吸波体在6.77 GHz 吸收率峰值为83.6%, 半功率带宽为4.3%, 实现窄带强吸收.为进一步拓展该谐振型超材料吸波体的吸收带宽, 利用其低频透射特性, 将两个工作于不同频段的吸波体叠加在一起, 测试结果表明, 复合后超材料吸波体的半功率带宽可以增大到10.9%, 吸收率也略有增强. 该超材料吸波体设计简单, 具有较强的实用性和应用前景. 关键词： 极化无关 透射吸收 超材料吸波体     

基于磁激元的嵌套环超材料吸波器的吸收特性

多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要意义。提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器,其表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列,采用时域有限差分方法计算结构单元的吸收光谱和电磁场密度分布。结果表明:该结构单元在1.44,2.28,3.25μm处分别实现了98.5%、99.6%和99.9%的吸收率,物理机理为磁激元共振激发。系统分析结构几何参数对共振的影响,通过改变金属环的直径和高度,可以对不同的共振进行独立调控。该结构单元的吸收光谱对入射光极化角度具有良好的稳健性。并进一步分析了超材料吸波器的传感特性,其最大品质因数高达8.3 RIU~(-1)(RIU为折射率单元),对应的灵敏度为1.08μm·RIU~(-1),表现出优良的红外传感性能。该吸波器可应用于传感领域,亦可为其他超材料的设计带来新启示。     

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.     

Metamaterial-embedded dual wideband microstrip antenna for 2.4 GHz WLAN and 8.2 GHz ITU band applications

ABSTRACT

A compact dual-band antenna designed for operating in IEEE 802.11b/g WLAN (2.4–2.484?GHz) and ITU frequency bands (8.01–8.5?GHz) is presented in this communication. The antenna has two distinct resonant modes generated with the help of three U-shaped transmission lines and a modified ground plane. A periodic repeating pattern of metamaterial unit cells integrated on the same plane of the substrate has enhanced the antenna performances using improved loading method. The measured bandwidth of the metamaterial-embedded antenna is increased by 16% in the lower operating band and 6% in the upper operating band. The compact proposed antenna provides wide measured bandwidths of about 40% (2–3?GHz) in the lower and 16% (8.19–9.63?GHz) in the upper frequency spectra. The maximum measured gain of the proposed antenna is increased around 3.63?dB at 2.36?GHz and 1?dB at 8.45?GHz. The proposed antenna radiator is about 89.6% compact with respect to a conventional antenna. An excellent agreement of the simulation with the benchmark results validates the design of the proposed structure.     

馈电损耗及高辐射效率微带天线阵研究

根据串、并馈电微带天线阵列结构,建立了各自等效参数模型,定量分析了微带馈电网络功率损耗对微带天线阵列增益的影响,借助微带线和同轴电缆组成的低损耗混合馈电网络,采用串并馈电方式,完成了C波段4×24元高效率微带天线阵的设计。实测天线阵的各项指标均优于设计要求,其中阵列增益达到25.4 dB,实现了64.5%的辐射效率,较相同阵元数目的微带串馈列实测增益提高1.1 dB,与等效参数理论计算结果很好地吻合。     

近零介电常数材料用于天线口面加载研究

近零介电常数材料常用于口面加载以修正天线波前相位,提高口径效率。在对以往金属线阵周期结构研究基础上,提出了介质镀膜板周期结构的近零介电常数材料,并基于NRW本构参数法计算得到了该材料的等效介电常数,依据口面相位差平方和最小原则研制了中空形式的介质镀膜中空板加载结构。实验结果表明,X波段角锥天线加载后其主轴增益最大提高了1.8 dB,口径效率从原有0.4提高至0.6以上,相对工作带宽大于10%。     

馈电损耗及高辐射效率微带天线阵研究

 根据串、并馈电微带天线阵列结构,建立了各自等效参数模型,定量分析了微带馈电网络功率损耗对微带天线阵列增益的影响,借助微带线和同轴电缆组成的低损耗混合馈电网络,采用串并馈电方式,完成了C波段4×24元高效率微带天线阵的设计。实测天线阵的各项指标均优于设计要求,其中阵列增益达到25.4 dB,实现了64.5%的辐射效率,较相同阵元数目的微带串馈列实测增益提高1.1 dB,与等效参数理论计算结果很好地吻合。