基于频率选择表面的毫米波压缩感知成像

基于频率选择表面,提出了一种毫米波压缩感知成像方法。通过在频率选择表面单元中加载开关二极管,并随机控制它们处于开/关状态,设计了一种可随机切换的新型毫米波成像掩膜板。通过将这种随机掩膜板放置于毫米波天线上,能够构造出相应的随机测量矩阵并获取足够多的有效测量次数。利用恢复重构算法进行了成像仿真验证,结果证实了所提方法的可行性。     

一种温控VO2射频开关及其特性研究

文中提出了一种温控二氧化钒(Vanadium Dioxide, VO₂)射频开关,在共面波导传输线上验证了其温度控制的开关特性。采用直流磁控溅射工艺在蓝宝石基底上形成70 nm厚的VO₂薄膜,并将其切成可独立控制的VO₂单元。将VO₂单元镶嵌在共面波导传输线中,通过改变外加温度来控制VO₂开关的电阻率,使其在高阻态和低阻态间切换,从而实现传输线的状态在“导通”和“关断”间切换。对由这种VO₂射频开关构成的器件进行了仿真设计和实验测试,仿真和测试结果吻合较好。温控VO₂开关具有低温截止射频信号、高温导通射频信号的特性,为可调微波器件的实现提供了新思路。     

基于平行板谐振器的量子微波电场测量技术

基于Rydberg原子的量子微波测量技术具有自校准、可溯源、高灵敏度的显著优点,针对如何提高量子微波测量灵敏度的问题,本文从经典电磁理论出发,提出一种终端短路的1/4波长平行板传输线谐振器电场局域增强结构.运用场路结合的分析方法以及等效电路方法,求解平行板传输线谐振器结构端口的反射系数为0.91;利用场的分析方法推导出端口电场强度随时间变化的解析表达式,进行时域分析,绘制了平行板传输线谐振器端口的电场强度瞬态响应曲线,得出平行板传输线谐振器建立稳态的时间为10 ns.研究表明,随着平行板间距的减小,电场强度增强倍数迅速升高,功率密度压缩能力大幅提升.利用|69D_5/2>实验验证了该结构在2.1 GHz可实现25 dB的电场强度增强.本文的研究工作有望在原子测量能力基础上进一步提高测量灵敏度,推动量子微波测量技术的实用化发展.     

EBG结构在微带天线阵中的应用

研究了电磁带隙结构在微带天线阵中的应用,结果表明,在阵元之间使用EBG结构可以明显降低阵元之间的耦合,从而提高天线阵的性能。制作了相应的天线阵,测量结果证实了仿真结果的可靠性。     

里德伯原子的射频脉冲响应特性

里德伯原子是一种高主量子数原子,利用其量子相干效应可以实现对空间中射频电场的测量.本文对基于里德伯原子的射频接收系统在不同脉宽和强度下的射频脉冲响应能力进行了研究.实验采用波长为852 nm和510 nm的激光实现Cs原子的激发,并利用射频信号源发射不同参数的脉冲信号照射里德伯原子,从原子气室中透射的探测光信号输入至光电探测器,经过光电转换得到的电信号由示波器进行记录.此外,利用不同延迟时间的脉冲信号进行模拟测距,初步证明基于里德伯原子的射频接收系统具备脉冲测距功能.     

用FDTD分析光晶带隙结构散射特性

本文对由介质构成的光晶带隙结构进行分析,采用FDTD方法进行数值仿真,计算了一维、二维全介质光晶带隙结构,对不同入射角的情况进行了研究,给出了反射系数曲线.     

一种新型宽带电磁带隙结构

该文研究了实现宽带EBG(Electromagnetic Band-Gap)结构的方法。仿真结果表明利用周期渐变技术可以明显增加阻带带宽,进而采用单元尺寸加窗技术可以改善通带和阻带的平坦度。在该文的例子中,-20dB的阻带带宽增加了2096以上,3GHz以下的通带插损小于0.4dB。制作了相应的实际电路,实验结果与仿真结果基本相符。     

幅相同调的吸波-对消雷达散射截面减缩超表面设计

更宽的工作频带和更低的雷达散射截面(radar cross section, RCS)一直是低可探测领域研究的热点,然而这两者往往难以兼顾.鉴于此,本文提出了一种幅相同调的吸波-对消RCS减缩超表面,通过在宽带范围内同时设计两个单元的反射相位和反射幅度,使目标RCS在空间域和能量域分别获得10 d B以上减缩,从而通过叠加获得20 d B以上的宽带RCS减缩.仿真和实验结果表明,在两种极化下,幅相同调的吸波-对消RCS减缩超表面可以在6.10—12.15 GHz频带范围内获得20 d B以上的RCS减缩效果,同时10 d B减缩带宽为4.3—14.2 GHz.所设计的超表面具有减缩幅度大、减缩频带宽、质量轻、单层结构、极化稳定性好、柔性易共形等优点,有望为低可探测材料研制以及低可探测装备性能提升提供新的技术途径.     

光学超表面集成原子气室仿真设计

碱金属原子气室是原子电场计、原子陀螺仪、磁力计、原子钟等原子传感器的基础核心部件,在气室玻壳上进行光路集成是实现原子传感器小型化的有效途径之一。本文针对原子传感器中光学元器件分立、光利用率不高的问题,基于广义斯涅耳定律和等效介质理论,设计了一种超表面结构,可实现不同波长激光的光束分离和高效透过,与原子气室集成,便于透过原子气室的光信号检测和后续处理,提高原子传感器的集成度和便携性,为其小型化提供可行性方案。以双光子激发制备铯里德堡原子为例,使用FDTD软件进行仿真分析,结果表明,超表面结构对510 nm耦合光偏折角约为6°,对852 nm探测光基本不产生影响,两束激光的透过率均在96.3%以上。     

具有分形特征的PBG微带线

提出了具有分形特征的光子带隙结构微带传输线,用类似于塞尔宾斯基垫结构代替一般的方孔,在微带传输线的接地板上开孔.对不同生长维数的塞尔宾斯基垫结构进行了实验研究,结果得到了与谐振无关的双频率带隙.