宽频带微波振荡

概要:本文用灯塔管2C40做成的柵极接地式微波振荡器,其谐振回路采用同轴式谐振空腔,当选 L_=3/4λ;L_=5/4λ时,振荡范围为:λ=9.8cm～22cm.当选     

微波段多吸收带超材料吸波体设计及仿真研究

基于开口电谐振环结构,设计了多吸收带超材料吸波体结构单元模型。模拟结果表明结构单元在5.205 GHz、10.628 GHz、17.559 GHz和24.896 GHz出现了4个吸收峰,吸收率最高为99.7%、最低为90%。当入射角度达到50度时,吸收率仍能保持在83%以上。在开口电谐振环级数增加的情况下,吸收峰的数目将会增加。这些优点使结构单元在频谱分析和多谱成像等领域表现出较大的潜力。     

超结构夹芯板及其低宽频振动带隙机理

针对厚板类结构的低频减振问题,将超材料/结构概念引入夹芯板中,提出了一种夹芯型超板——超结构夹芯板,其结构主要由夹芯型周期基板和内嵌于其中的夹芯型周期振子组成,具有轻质、高刚度、厚尺度和低宽频振动带隙特性。对其减振机理进行理论研究发现:夹芯型周期基板的振动模式与夹芯振子的振动模式依据模态叠加原理分别主导系统响应,当二者的主模态相互耦合时,振子通过抑制夹芯型周期基板的主模态,使夹芯型超板中不产生波传播模式,形成振动带隙;夹芯振子的刚度模式是影响带隙特性的主要因素,当其为混合刚度模式时,可实现带隙位置和带隙宽度一起调节,形成低宽频振动带隙。仿真结果表明:所设计的夹芯振子具有串并联刚度特性,致使振子中出现了两种刚度模式,分别对带隙位置和带隙宽度同时进行调节,最终于低频处将完全带隙扩宽了7倍。实验结果表明,所提出的夹芯型超板集夹芯板与超材料/结构二者优点于一体,实现了力学承载和低频带隙减振的统一,具有较好的低宽频减振特性,为厚板类结构的低频减振提供了新思路与方法。     

梯度羰基铁/碳纤维增强复合超材料的多尺度结构及超宽频电磁波吸收性能

先进电磁波吸收材料对薄厚度、轻重量、宽频带、强吸收等综合性能提出了更高要求。在此,我们提出了一种具有梯度电磁特性的新型层状台阶吸波超材料。通过在环氧树脂中分散不同含量的羰基铁和碳纤维来获得不同复介电常数和复磁导率的材料。通过对各层材料的电磁参数和几何尺寸实现宽频吸波性能的优化。在相同厚度和相同各层材料电磁参数条件下,平板层状结构在2.0–40 GHz范围内只能实现小于?6 dB的反射损耗,而本文设计的层状台阶超材料实现了小于?10 dB的电磁波吸收。此外,层状台阶超材料在11.2–21.4 GHz和28.5–40 GHz的频率范围反射损耗小于?15 dB。根据实验和仿真结果,本文讨论了多尺度结构协同效应所引起的多种电磁波吸收机制。因此,将多层结构和周期性台阶结构结结合获得新型的梯度吸收超材料,可为宽频电磁吸波材料的设计和研制提供新的思路。     

基于集总电阻的超宽频带超材料吸波体设计

设计了基于集总电阻的超宽频带微波超材料吸波体,并通过仿真和实验进行了验证.依据等效媒质理论,通过S参数反演法计算了加载集总电阻的超材料吸波体结构等效电磁参数.结果表明:复合结构吸波体超宽频强吸收特性源于良好的阻抗匹配以及电谐振和磁谐振.此外,设计的复合超材料吸波体具有极化不敏感和宽角度吸收特性.最后,通过实验测试得到的复合超材料吸波体吸收率大于85%的相对带宽达到130.2%.设计的超宽频带吸波体将在电磁能量捕获和隐身领域具有广阔的应用前景.     

超宽频带行波管的增益设计

文中建立了新的行波管增益参数工作区域图,由此提出了超宽频带行波管增益通频带的理论设计。增益参数工作区域图说明,超宽频带行波管增益通频带仍可采用通常螺旋线行波管增益通频带三分贝的原有规定。此新的增益参数工作区域图同样可供通常螺旋线行波管增益通频带作设计规划之用,并可使设计进入最佳的工作区域。     

超宽频带行波管的增益设计

文中建立了新的行波管增益参数工作区域图,由此提出了超宽频带行波管增益通频带的理论设计。增益参数工作区域图说明,超宽频带行波管增益通频带仍可采用通常螺旋线行波管增益通频带三分贝的原有规定。此新的增益参数工作区域图同样可供通常螺旋线行波管增益通频带作设计规划之用,并可使设计进入最佳的工作区域。     

超宽频带局部放电检测技术的初步研究

研究了局部放电的超宽频带特性，分析了局部放电产生的电磁波的传输和耦合特性，研制了一种频率响应为１００￣５００ＭＨｚ的超宽频带局部放电检测装置，并用实验分析了其测量特性。     

Fe填充碳纳米管微波吸收材料的研究

实验采用二茂铁热分解原位沉积法制备了金属Fe填充碳纳米管复合雷达吸波材料.高分辨透射电镜观测证实了Fe在碳纳米管内的填充发生,填充的金属Fe在碳纳米管内呈准连续的纳米线.采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了样品在2～18 GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率.采用吸收屏理论公式计算材料反射率损耗、匹配频段及匹配厚度.结果表明,样品反射损耗随吸收层匹配厚度的增大,吸收峰向低频方向迁移.吸收层在Ku波段具有较好的吸波效果.当吸收层匹配厚度为3.5 mm时,在中高频范围内,反射衰减最大达-22.73 dB,反射衰减小于-10 dB的频宽达4.22 GHz.     

同轴法测量微波吸收材料反射率研究

为了准确方便地测量微波吸收材料(RAM)的吸波性能,提出用HP8722ET矢量网络分析仪和APC-7mm空气线进行吸波材料反射率简便测量的同轴法.研究结果表明:该方法可以测量0.05～18 GHz范围内吸波材料的反射率,无需微波暗室等实验条件;在普通实验室条件下,可以不受外界电磁波的干扰准确测量吸波材料的反射率.单层与双层吸波材料的反射率测试结果表明:同轴法测试结果与理论计算值非常吻合,比弓形法具有更高的准确性.该方法可以应用于其他型号的矢量网络分析仪和同轴空气线构成的测试系统.     

伪装发泡覆盖材料微波吸收性能研究

通过一次性发泡获得高吸收性能的微波吸收材料,该技术具有创造性和重要实用价值。研究表明,理论与实践的结合是研制微波吸收材料的基本途径,以简单的工艺、较低的制和发展地面目标反雷达伪装覆盖材料是必要与可行的。     

复合型阻抗加载微波吸收材料的研究

研究了遗传算法在复合型阻抗加载微波吸收材料设计中的应用,分别对多层铁氧体吸波材料和复合型阻抗加载吸波材料的厚度和结构进行了优化计算.理论分析结果表明,随着阻抗加载电路在多层铁氧体吸波材料中的加入,3 mm厚和5 mm厚的吸波材料的吸收性能分别提高了20 %和10 %,而且在频段上也更加符合宽须吸收的要求.     

微带天线宽频带小型化研究

通过在微带天线贴片的非辐射边开缝的方法使方形贴片TM11和,TM02两个模式的谐振频率相互靠近,展宽了天线的带宽;而在地板上开十字缝的方法,使天线的电流弯曲,等效电长度增加了,实现了天线的小型化.与传统的正方形微带贴片天线相比,微带天线的面积减小了42%,-10 dB带宽为6.8%.同时,研究了微带天线的几何参数对S1...     

超宽频带行波管的理论基础和计算

本文对行波管拓宽通频带的理论基础作了阐述,提出了拓宽通频带的方法,特别是对纵向金属条加载螺旋线提出了新的理论计算——分区计算法,并作了冷测实验。与目前等效传输线方法上仅有的派克法相比较,分区法更接近冷测的结果。分区法可供实际设计计算之用。     

含石墨烯三明治结构杂化超表面微波吸收性能调控研究

基于石墨烯的电磁可调性与具有特殊电磁响应的无源金属结构耦合,设计了三明治结构微波吸波超表面,系统研究了金属结构和石墨烯电性对吸波性能的调控。通过三维全波电磁场仿真,证实可以通过调节石墨烯方阻改变谐振频率处的吸波率,于740 Ω/sq实现微波的完美吸收,且由担任相移介质的聚丙烯的厚度控制谐振频率。构建l 石墨烯结构与金属微结构杂化超表面,对引入金属谐振模式进一步增强微波吸收的超表面设计,证实了可通过调节石墨烯方阻获得频率23.2 GHz和36.4 GHz处的微波完美吸收以及由其确定的宽带吸收。分析了作为主要结构参数的金属线宽、周期、金属石墨烯间距对吸波率与频率的影响。该研究在拓展超表面设计与石墨烯应用方面有着一定的价值。     

核壳结构Fe-Fe_3C@C微波吸收材料的制备及性能研究

采用水热法原位聚合Fe~(3+)/C_6H_(12)O_6结合高温碳化制备了Fe-Fe_3C@C复合微波吸收材料;通过X射线衍射、透射电子显微镜、矢量网络分析仪对样品的物相、微观形貌及吸波性能进行测试分析。结果表明,磁性颗粒Fe-Fe_3C被厚约10 nm的石墨碳包覆形成核壳结构,材料具有高的比表面积205.5m~2·g~(-1)与低的表观密度2.97 g·cm~(-3).其吸波性能优异,当涂层厚度为2.5 mm时,其最小反射损耗(RL)达到最低值-14.2 dB,主要归因于复合物有效的阻抗匹配特性及多重界面极化效应。Fe-Fe_3C@C复合材料优异的性能使其有望作为一种潜在的轻质微波吸收材料。     

涂料型微波吸收材料计算机辅助设计

涂料型微波吸收材料计算机辅助设计可以计算各种材料(不同的ε′、ε″、μ′和μ″)在不同的涂层厚度和工作频率下的微波吸收性能。如果定义能允许的最大反射系数为反射系数阈值,则可设计出某一频率范围内或某一中心频率附近反射系数小于该阈值的最大工作宽带以及与之相应的材料参数,如果已知工作带宽,则可设计出在此带宽内最小的反射系数阈值和相应的材料参数。例如,在涂层厚度d≤2mm,μ′≤2,μ″≤2,ε′任意可变,ε″≤0.5ε′的条件下、可设计出:在7—13GHz范围内,反射系数小于-20 db的最大工作带宽是4.1GHz;中心频率为10GHz,反射系数小于-20 db的最大带宽为3.3GHz;在8—10 GHz工作带宽内,最小反射系数阈值为-22db。通过辅助设计还可以了解涂层厚度和材料参数变化时,材料参数随频率变化时,以及斜入射时对微波吸收材料性能的影响。     

微波吸收材料的分块设计方法

通常的微波吸收材料采用单层或分层的设计方法,由于各层之间传输的电磁波的幅度和相位变化相互制约,不能独立发挥作用,因而不能有更有效地提高吸收性能,展宽频带,提出了微波吸收材料分块的新技术,给出了它的原理、方法和实例,将微波吸收材料分成数块,每一块反射的幅度和相位可以单独控制,精心调控这些幅度和相位,使合成的矢量幅值较小,就能在较宽的频率内,使总反射较小,设计和实验结果表明：利用现有材料,在8－12GHz频率范围内可以设计出反射率优于－35dB的吸波材料,而8－18GHz频率范围内可以优023dB.3-18GHz频率范围内的设计和实验结果都能使反射率优于－10dB,这样的结果是分层设计无法做到的,证实了分块设计法确能有效提高微波吸收材料性能。     

新型环状谐振径向弹性超材料结构低频带隙机理研究

针对具有低频减振带隙的径向弹性超材料结构不易加工,且不能满足工业需求的问题,提出了一种由单一材料构成的新型环状谐振径向弹性超材料结构。相比传统径向弹性超材料结构,这种新型结构由外部八边形以及内部结构通过连接块相连接而构成。有限元计算结果表明,其能带结构图中存在的两个完全带隙与有限周期结构的频响函数曲线中带隙吻合,其中第一带隙位于2 171.9～2 716.9Hz之间,第二带隙位于4 747.5～9 067.5Hz之间。通过分析带隙边界处特殊点的本征位移场,可知第一与第二带隙分别是由于内部结构和八边形基体的局域共振所形成。进一步研究了结构参数对带隙位置和带隙宽度的影响,结果表明内部结构半径与连接块宽度参数会影响内部结构的质量以及连接块的等效刚度,进而影响所有带隙的变化,而八边形基体宽度仅对高频带隙影响较大。本研究中径向弹性超材料结构所产生的低频带隙对于工业设备有潜在的应用。     

一种具有宽频效应的声学超构材料

通过周期性排布具有不同谐振频率的亥姆霍兹共振器,构建了一种宽频带负体弹模量的声学超构材料.首先基于局域共振理论和有效媒质理论,阐述了负有效体弹模量产生的机理并给出了理论表达式,然后利用有限元仿真得到了该超构材料的透反射系数,并用提取参数法计算了有效体弹模量.结果表明,设计的超构材料在673~1 245 Hz的宽频范围内实现了负有效体弹模量.这种设计思路为构建宽频带负声学参数超构材料提供了一种新途径.