开口共振环型球状变形器的设计与模拟

本文从电磁介质的变换理论出发,提出采用开口共振环(SRR)结构的球状变形器简化方案. 通过调节此微结构的几何参数,可获得有效磁导率分布,并实现TE入射波下的变形效果. 有限元模拟计算的结果表明,尽管此方案中的参数经历了简化与离散,且材料本身具有不可忽略的色散及损耗,但在工作频率下仍能实现较好的变形效果. 另一方面,通过选择合适的结构参数,令该结构的共振点远离结构参数的分布范围,可有效地拓宽此结构的工作频带,改善变形器的变形效果. 关键词： 变形器 微结构 有限元模拟     

大学物理中关于驻波教学的一些体会

驻波一直是大学物理课程讲授的重点和难点之一.本文通过具体的推理,说明了驻波中"驻"的三层含义:没有波形的定向传播,没有相位的传播,以及没有能量的定向传播.同时总结了在讲授驻波过程中用到的一些具体案例.通过推理和案例教学,加深学生对驻波理论和物理图像的理解,提升学生利用课堂知识解决实际问题的兴趣和能力.     

Ka波段宽带谐波抑制定向耦合器

为解决传统分支线定向耦合器带宽较窄,且应用到线性化器等微波元件中时受谐波信号影响较大的问题,提出了一个宽带且带有谐波抑制功能的定向耦合器。该定向耦合器在双支节定向耦合器的基础上增加一个支节,可有效地提高定向耦合器的带宽,同时将其传输线支节替换为低通滤波结构,以实现对高次谐波抑制的作用。仿真结果表明,该定向耦合器的反射系数和隔离度均小于-15 dB,传输损耗小于3.8 dB,波动范围0.5 dB,相位差为90°且与双支节耦合器相比增加1 GHz带宽。满足耦合器的设计指标,可应用到微波元件中,提高微波元件的性能。     

X波段叠层片式微带铁氧体环行器的设计

采用叠层片式化设计有望实现微波环形器与低温共烧陶瓷(LTCC)技术的结合。借助三维电磁仿真手段设计了一种X波段微带铁氧体环行器,基片采用具有不同饱和磁化强度的旋磁材料构成叠层片式结构。研究结果表明,叠片数目及其饱和磁化强度的搭配对环形器的回波损耗和隔离度特性影响显著,这与叠层结构引入的界面及叠片变化的饱和磁化强度影响了环形器的等效输入电路参数有关。通过优化设计,可以获得具有高回波损耗、高隔离度及低插入损耗等优良性能的器件,但带宽受叠片数目及其饱和磁化强度的搭配影响较小,难以通过优化进行拓展。     

环形器噪声对激光干涉测量系统影响分析

本文提出一种光学环形器噪声评价指标,介绍激光外差干涉原理。通过建立典型环形器在激光干涉系统位移测量中的噪声传递模型并结合环形器的噪声来源,分析和论证环形器非线性误差系数与杂散光相位对系统位移测量误差的影响,提出以环形器方向性为环形器噪声评价指标的误差评价方法,通过数值仿真验证其适用性。针对环形器噪声的主要来源,基于理论分析模型设计并研制一种点衍射空间光环形器。搭建验证系统并与商用典型环形器进行对比,点衍射空间光环形器方向性达到129 dB,较商用典型环形器提高66 dB,实现较高精度的目标位移测量。     

高功率微波土壤击穿的数值验证研究

高功率微波在土壤中传播时, 会引起土壤击穿电离而导致土壤电阻率的非线性变化, 土壤电阻率的变化又将反作用于传播过程, 加剧高功率微波衰减, 影响其能量传输效率. 通过对土壤动态电离过程的分析, 结合Maxwell方程组构建了高功率微波土壤传播模型, 采用时域有限差分法对该模型进行数值验证. 数值结果显示了高功率微波在土壤中传播、衰减等物理图像, 以及土壤电阻率的非线性变化过程. 理论分析验证了这些数值结果.     

用几何画板动态演示2 0 1 7年高考江苏物理卷第1 5题

用几何画板动态演示了2 0 1 7年高考江苏物理卷第1 5题的物理过程, 帮助学生建立清晰的几何图像, 理 清解题思路, 在解决问题的过程中锻炼思维能力     

连续表面微透镜列阵元件检测

系统分析了连续表面微透镜列阵的几何参量和光学性能的检测方法和评价标准,针对典型的折射型聚焦列阵元件,给出其结构尺寸及光学性能的测试结果,两者结果一致.从而建立了一套通过测试元件的几何参量、加工误差及光学性能指标来综合评估微光学元件性能的方法.     

碳纳米管复合吸波涂层微波吸收性能的模拟计算

如何利用碳纳米管复合吸波涂层的参数进行吸波性能优化是电磁屏蔽研究的热点之一.涂层参数对吸波性能影响的研究主要停留在实验探索阶段,而碳纳米管的结构参数对吸波性能影响的研究鲜有报道.因此,从微观结构层次研究涂层参数对吸波性能的影响有重要意义.基于多壁碳纳米管的等效电路,利用碳纳米管结构参数与等效电路各元件参数的关系,研究了碳纳米管损耗微波的机理,建立了碳纳米管结构参数与微波反射率的关系式.根据此关系式,利用Matlab软件模拟计算了碳纳米管管长、管径、涂层中碳纳米管的含量以及涂层厚度对微波反射率的影响.模拟计算结果表明:涂层的微波反射率随碳纳米管含量变化的模拟曲线与实验结果符合;碳纳米管含量和厚度是影响吸收峰位置和吸收强度的重要参量,而碳纳米管直径和长度是主要影响吸收峰强度的参量.     

高温超导薄膜微波非线性器件设计初探

本文讨论高温超导薄膜微波非线性器件的若干问题,包括材料建模,元件建模,器件参数建模,最后通过这些参数完成高温超导薄膜微波非线性器件综合等.试图通过非线性测试提取高温超导薄膜微波材料非线性模型,根据材料非线性模型建立非线性传输线模型,由非线性传输线模型建立各种微波无源元件模型,最后实现非线微波器件综合设计.     

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.     

基于磁谐振的亚波长空气环金属阵列透射特性研究

利用等效电路模型,用仿真模拟软件对空气环金属阵列的透射特性进行仿真,得出空气环金属阵列的几何参数对透射峰的影响规律:一种透射峰随着空气环金属阵列空气环外半径、内半径的增大发生红移,金属层厚度对该透射峰的影响可忽略;另一种透射峰随着空气环金属阵列金属层厚度和空气环外半径、内半径的增大发生红移.根据透射峰处金属表面的电流分布,用磁谐振效应理论和导模共振理论对透射峰的产生做出解释;基于磁极化理论建立等效电路模型,研究了空气环金属阵列的几何参数对磁谐振峰位置的影响,即:改变阵列的几何参可导致等效电容、电感的改变,从而促使磁谐振峰的移动.等效电路与模拟软件仿真的结果对比表明,所建立的等效电路模型对太赫兹滤波器的结构设计和性能分析具有重要参考价值.     

基于半经验模型对大面积染料敏化太阳电池性能影响因素的研究

以影响大面积染料敏化太阳电池性能的几个物理参量和几何参量为切入点, 分析了内部电阻对电池性能的影响, 针对几种构型不同的大面积电池, 建立了效率的半经验模型. 根据并联、串联、和各单元独立式串并联的大面积电池的相关物理参量和几何参量, 对电池效率进行了计算. 通过比较计算值与测试值的偏差, 分析了半经验模型的适用性. 在半经验模型的基础上, 分析了相关物理参量和几何参量对电池性能的影响. 结果表明, 在实际应用中, 通过半经验模型分析物理参量和几何参量的影响, 可以优化大面积电池的性能.     

大视场摄影测量相机的相对定向

为了提高大视场摄影测量系统的测量精度和稳定性,提出一种基于局部迭代搜索算法的相机相对定向方法,仅需要两幅图像间匹配的像面坐标信息,就可以计算相机之间精确的相对外方位参数。通过闭环多项式解法获得两图像之间本质矩阵的初值;将本质矩阵进行局部迭代,计算正交矩阵和外极线约束误差方程;利用两图像上所有匹配点的像面坐标,通过多次迭代获得本质矩阵的全局最优解;分解本质矩阵获得图像之间的相对外方位参数,并结合Cheirality约束条件确定外方位参数的唯一真实解。通过6m×4m×3m可展开桁架微波天线面形测量场的定向实验,验证了提出方法的测量精度和可靠性。相比于传统的相对定向方法,基于局部迭代搜索算法的相对定向方法具有较高的初始定向精度和稳定性,平移向量误差小于5mm,旋转角度误差小于0.1°,而且消除了对于参照物的依赖,对于提高摄影测量系统的性能具有重要意义。     

一种基于共轭节面的图像畸变分析方法

无像差的光学相机的成像模型可由其共轭节面模型等效表示。针孔模型本身忽略了偏离该等效模型的误差,也无法表示平板玻璃的平移误差、光轴的安装误差以及实际相机光学系统的像差,这四个因素都会引起图像畸变。基于此利用共轭节面的性质建立了一种图像畸变几何模型,并与广泛采用的像差模型进行了对比,从理论上解释了像差模型各个系数的物理意义。对某实际针孔相机进行仿真分析,该几何模型给出的相对径向畸变、角度误差在设计参数的范围以内,并且可以模拟图像的非对称畸变。该几何模型需要辨识包含主面相关参数、光轴倾斜角和平板玻璃的轴向球差在内的4个参数,辨识参数较少,理论上可以作为一种新的图像畸变校正方法。     

U-I图像中已知功率求电压的三种方法

一题多解能够提高学生灵活运用物理规律和数学知识解决物理问题能力.根据非线性元件的U-I图像,求任意功率所对应的电压,由于变量多而成为电学实验的一个难点,本文集中一些优秀师生的智慧,总结了三种处理方法.     

热特性参数可变时双曲线型截面环肋传热的最优尺寸

本文研究了当热特性参数可变时双曲线型截面环肋传热的最优化。应用不变嵌入原理,确定了双曲线型环肋在一定体积下传递最大传热量的最优几何尺寸,同时还对两个主要的物理参数,即导热系数变化参数α和放热系数变化指数m对最优几何尺寸的影响进行研究。所得结果对工程设计具有现实指导意义。     

电流变技术中的控制理论及参数优化

针对ER型动力元件,阐述了含ER技术的机械系统控制方程的建立方法,运用控制理论建立了其状态方程。同时,对其进行了一般性分析及参数优化设计。发现电流变动力元件可以很简单地依靠调整工作位置来改善元件的动态性能。ER型流体控制元件属典型阻尼元件。     

Axicons用于光学超分辨

提出了用圆锥棱镜构建光束整形器.该器件能将圆形光束转换成环形光束,由它所产生的环形光束的直径是可调的,即系统超分辨效应具有可调节性.给出了理论分析和数值模拟,模拟结果表明此器件可以实现光学超分辨,改变几何参数可以调节超分辨效应.     

微波段金属表面问题的基本理论和测量

微波元件的质量和精度,极大地取决于金属表面的加工和镀覆状况.衡量微波段金属表面损耗的主要参数有:表面电阻Rm(或Rf)、趋肤深度　和Q深度SQ、表面有效电导率　　等.它们不取决于微波元件的尺寸,又包括在微波电参数的主要公式中,因而是表征金属表面损耗的良好参数。 确定金属材料的复表面阻抗是重要的。这一工作在微波段有多方面的应用.例如,改进谐振腔的Q值,减小传输波导的损耗,提高标准截止衰减器的精确度,改进反射标准的质量等.此外,可以研究金属表面氧化层的影响(例如铜放在空气中时氧化层厚度的增加与时间的平方根成正比,它降低腔…