基于开口谐振环结构S频段宽带极化不敏感能量选择表面设计

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作者 程用志 王东 +4 位作者 李南 赵京城 罗辉 陈浮 李享成 《微波学报》 北大核心 2025年第2期13-19,32,共8页

面对复杂的高功率电磁环境,现有的大多数能量选择表面(ESS)不能同时对TE极化波、TM极化波进行防护。文中设计了一种用于屏蔽高功率微波的S频段极化不敏感ESS。该ESS基本单元由外围四个方形开口谐振环(SRR)与四个PIN二极管连接的十字形(... 面对复杂的高功率电磁环境,现有的大多数能量选择表面(ESS)不能同时对TE极化波、TM极化波进行防护。文中设计了一种用于屏蔽高功率微波的S频段极化不敏感ESS。该ESS基本单元由外围四个方形开口谐振环(SRR)与四个PIN二极管连接的十字形(CS)复合结构和FR-4介质层组成,基于全波电磁分析法和等效电路模型对复合结构参数进行优化并分析其传输特性。仿真结果表明,在工作频段内,该ESS的插入损耗小于1 dB,屏蔽效能超过20 dB。通过表面电场、电流分布和模拟空间电场的分析进一步阐述了其工作机制。通过电磁仿真研究了不同结构参数和不同极化模式斜入射角度对传输性能的影响。结果表明,在TE极化波和TM极化波入射下,ESS具有良好的极化不敏感性和宽角度稳定性。此外,制备的样品采用波导法进行了测试,测量结果与仿真结果基本吻合。文中设计的双极化ESS结构在高功率微波和天线罩保护领域展现出巨大的应用潜力。 展开更多

关键词 能量选择表面 极化不敏感 高功率微波 开口谐振环

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圆柱/圆环等离结构的可调极化不敏感Fano共振

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作者 李韩笑 刘慧 +4 位作者 陈孟琪 李宝 董晨 李冬冬 闫长春 《激光杂志》 北大核心 2016年第7期70-73,共4页

本文设计了中心为一个圆柱/圆环型子单元、四周环绕六个圆柱/圆环型子单元的对称等离结构,模拟发现该结构展示出可调极化不敏感性Fano共振现象。通过将圆柱/圆环型簇结构中四周各圆柱沿径向向内、向外移动,结果发现,Fano共振的强弱、个... 本文设计了中心为一个圆柱/圆环型子单元、四周环绕六个圆柱/圆环型子单元的对称等离结构,模拟发现该结构展示出可调极化不敏感性Fano共振现象。通过将圆柱/圆环型簇结构中四周各圆柱沿径向向内、向外移动,结果发现,Fano共振的强弱、个数和位置与四周圆柱的位置密切相关,合适地选定圆柱的位置,可以获得不同特性的Fano共振,进而实现对Fano共振的调谐。此外,将模型加以旋转,发现Fano共振的强弱、个数和位置几乎没有变化,这表明该结构具有极化不敏感特性,这大大提升结构在光电器件方面的可能应用。 展开更多

关键词 圆柱/圆环型簇等离结构 可调 极化不敏感 Fano共振

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一种用于无线能量传输的近场聚焦人工超表面结构

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作者 于兵 程海波 +2 位作者 柳鑫 蔡希玮 谢玮强 《微波学报》 北大核心 2025年第2期20-26,共7页

文中提出了一种应用于无线能量传输的近场聚焦“内嵌星形”反射人工超表面结构,该结构由28×28个反射单元组成,尺寸为364 mm×364 mm,工作频率为5.8 GHz。文中所提结构具备更为紧凑的尺寸,实现了更为精细的相位补偿,从而进一步... 文中提出了一种应用于无线能量传输的近场聚焦“内嵌星形”反射人工超表面结构,该结构由28×28个反射单元组成,尺寸为364 mm×364 mm,工作频率为5.8 GHz。文中所提结构具备更为紧凑的尺寸,实现了更为精细的相位补偿,从而进一步提升了电磁近场聚焦性能,提高了中长距无线能量传输的效率。此外,文中所设计的人工超表面单元结构呈中心对称,具有极化不敏感性。仿真分析与实验测试结果表明所设计的人工超表面在5.8 GHz~12.0 GHz频段的补偿相位范围均达到360°;在5.8 GHz处,相位补偿曲线的平坦度为0.972 4;水平极化和垂直极化入射下,人工超表面到焦点观测面的能量传输效率分别为72.6%和73.3%,仿真与实验结果吻合良好。 展开更多

关键词 无线能量传输 人工超表面 近场聚焦 极化不敏感

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超材料吸波器的极化特性研究进展 被引量：2

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作者 姚丽芳 李敏华 董建峰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期52-58,共7页

超材料由于具有吸波特性而引起了人们的极大兴趣。简要介绍了超材料产生吸波的原理,并着重阐述了吸波超材料在微波段、光波段以及太赫兹波段的极化特性和相应超材料吸波器结构的模拟及实验研究进展。这种超材料的吸波特性在军事和民用... 超材料由于具有吸波特性而引起了人们的极大兴趣。简要介绍了超材料产生吸波的原理,并着重阐述了吸波超材料在微波段、光波段以及太赫兹波段的极化特性和相应超材料吸波器结构的模拟及实验研究进展。这种超材料的吸波特性在军事和民用上具有潜在的应用价值。 展开更多

关键词 吸波器 超材料 极化敏感 极化不敏感

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基于Wi-Fi频段的宽带电磁能量收集超表面

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作者 江志豪 林飞宏 +4 位作者 陈家伟 徐霆锋 严仲明 王豫 周洪澄 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期277-282,共6页

提出了一种用于Wi-Fi频段电磁能量收集的宽带电磁整流超表面。超表面单元尺寸为34 mm×34 mm×5 mm。所选用的肖特基二极管不仅能将射频电磁能量整流成直流能量,而且利用其在高频电路下的非线性、高阻抗特性可实现空间波阻抗与... 提出了一种用于Wi-Fi频段电磁能量收集的宽带电磁整流超表面。超表面单元尺寸为34 mm×34 mm×5 mm。所选用的肖特基二极管不仅能将射频电磁能量整流成直流能量,而且利用其在高频电路下的非线性、高阻抗特性可实现空间波阻抗与超表面之间的直接阻抗匹配,省略了复杂的匹配电路,增加了其工作带宽。之后再通过背面的滤波电路将直流电磁能量输出到负载实现能量收集的功能。中心对称的结构保证其可收集空间中任意极化方向入射的电磁波,表现出极化角度不敏感的特性,使其可适应更复杂的环境,拓宽了应用场景。 展开更多

关键词 宽带 Wi-Fi频段 电磁能量收集 极化角度不敏感 肖特基二极管

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宽带柔性透明超材料吸波体设计

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作者 黄晓俊 高丽娜 +2 位作者 曹苗 姚旺 杨河林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期91-101,共11页

基于阻抗匹配原理提出一种具有宽带微波吸收、高灵活性和高透光性的超薄反射型超材料吸波体,该吸波体由硬度小且高度光学透明的导电膜和介质基板构成,可实现柔性和高透光性。电磁仿真结果表明:在8.22~22.76 GHz的频率范围内,吸波体的吸... 基于阻抗匹配原理提出一种具有宽带微波吸收、高灵活性和高透光性的超薄反射型超材料吸波体,该吸波体由硬度小且高度光学透明的导电膜和介质基板构成,可实现柔性和高透光性。电磁仿真结果表明:在8.22~22.76 GHz的频率范围内,吸波体的吸收率大于90%,吸收总带宽为14.54 GHz,相对吸收带宽达93.9%。由于谐振层图案的中心对称特点,吸波体表现出对电磁波极化不敏感的特性。此外,对于入射角小于60°的电磁波,它仍然表现出良好的吸收性能。该研究结果表明所提出的超材料吸波体在医疗设备、航空航天以及雷达隐身方面具有巨大的应用潜力。 展开更多

关键词 超材料 宽带吸波体 阻抗匹配 柔性结构 极化不敏感 光学透明 导电膜

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太赫兹宽频带准全向平板超材料吸波体的设计 被引量：6

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作者 顾超 屈绍波 +5 位作者 裴志斌 徐卓 柏鹏 彭卫东 林宝勤 周航 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期350-353,360,共5页

在太赫兹波段设计了一种宽频带准全向的平板超材料吸波体.仿真结果表明,该吸波体在4.36～4.91 THz之间具有极化不敏感和宽入射角的强吸收.提取的等效阻抗实部表明,可以通过调节超材料的电磁响应造成吸波体一侧与自由空间近似阻抗匹配、... 在太赫兹波段设计了一种宽频带准全向的平板超材料吸波体.仿真结果表明,该吸波体在4.36～4.91 THz之间具有极化不敏感和宽入射角的强吸收.提取的等效阻抗实部表明,可以通过调节超材料的电磁响应造成吸波体一侧与自由空间近似阻抗匹配、另一侧与自由空间阻抗不匹配,从而在吸收频带内同时实现反射率和传输率最小、吸收率最大.仿真的三种不同损耗情况下吸波体的吸收率表明,吸波体的强吸波特性主要源于金属损耗;金属无耗时,基板的介质损耗只能吸收部分能量.仿真的金属覆层在不同电导率和不同厚度情况下吸波体的吸收率表明,可以通过选用合适高电导率的金属以及适当减小金属覆层的厚度来加强金属损耗的强度.该吸波体可能在许多领域具有广泛的应用. 展开更多

关键词 太赫兹 宽频带 极化不敏感 宽入射角

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基于超材料的X波段双频吸波体设计研究 被引量：1

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作者 陈萍 卢玉娇 +3 位作者 叶明旭 杨军 尹治平 邓光晟 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第3期368-372,共5页

文章设计了一种基于超材料的X波段双频吸波体,其结构单元由2个同心圆环的谐振结构、介质基板和金属基底组成。利用3D有限时域差分(finite difference time domain,FDTD)算法对吸波体的电磁波吸收特性进行数值模拟,该吸波体在X波段有8.84... 文章设计了一种基于超材料的X波段双频吸波体,其结构单元由2个同心圆环的谐振结构、介质基板和金属基底组成。利用3D有限时域差分(finite difference time domain,FDTD)算法对吸波体的电磁波吸收特性进行数值模拟,该吸波体在X波段有8.842、11.86GHz 2个吸收频点,吸收率分别为98.86%、94.09%,基板的厚度是其中心频率工作波长的1/57。同时计算分析了不同极化角吸收率,结果表明该吸波体具有极化不敏感特性。对吸波体的结构参数(如基板厚度、介电常数和损耗角正切)对吸波性能的影响也进行了分析研究。 展开更多

关键词 超材料 X波段 双频 吸波体 极化不敏感

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基于全介质超表面的电磁诱导透明研究 被引量：6

9

作者 胡森 刘丹 杨河林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期211-219,共9页

设计了一种基于TiO2介质的全介质电磁诱导透明超表面模型,该结构由两根十字垂直交叉的介质棒和四个介质方块组成.在入射电磁场的作用下,介质棒中直接被入射电磁场激励的米氏电谐振通过相互耦合作用激发了介质方块中的磁共振,并产生谐振... 设计了一种基于TiO2介质的全介质电磁诱导透明超表面模型,该结构由两根十字垂直交叉的介质棒和四个介质方块组成.在入射电磁场的作用下,介质棒中直接被入射电磁场激励的米氏电谐振通过相互耦合作用激发了介质方块中的磁共振,并产生谐振模之间的相消干涉,从而产生了类电磁诱导透明现象.利用电磁仿真软件和双谐振子耦合模理论,模拟计算和定量分析了类电磁诱导透明效应,结果表明:在电磁波正入射下,该结构在0.552THz处产生一透射率接近96%的透明窗口.由于其结构单元具有4度旋转对称性和多个暗模谐振元素,使得诱导透明效应出现较宽频带且呈现出对入射电场极化方向不敏感的特性. 展开更多

关键词 超表面 电磁诱导透明 仿真 全介质 米共振 极化不敏感

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小型化超材料吸波体设计与电磁吸收分析 被引量：4

10

作者 雷晓勇 霍树云 +4 位作者 李燕 王蒙军 孙喆 于河源 李尔平 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期896-904,共9页

为解决高频率、高集成度电子设备的电磁辐射问题,提出了一种类似“三明治”的超材料吸波体结构.该结构的金属层印刷在FR4基板两侧,利用顶层两组金属条增加谐振点,实现带宽拓展.采用S参数反演得到本构参数,同时通过等效电路模型和表面电... 为解决高频率、高集成度电子设备的电磁辐射问题,提出了一种类似“三明治”的超材料吸波体结构.该结构的金属层印刷在FR4基板两侧,利用顶层两组金属条增加谐振点,实现带宽拓展.采用S参数反演得到本构参数,同时通过等效电路模型和表面电流分布验证该结构的吸波机理,并进行了实物的加工和测量.整个吸波体的单元尺寸为0.1_λ(L)×0.1_λ(L)(_λ(L)为最低截止频率对应的波长),厚度仅为0.062_λ(L),实测结果表明,在不同极化方式下10~18 GHz的吸收率均高于90%,仿真与实测结果具有较好的一致性.该结构具有小型化、超宽带、高吸收率、极化不敏感等特点,为小型电子设备的辐射问题提供了一种新型电磁辐射抑制设计方法. 展开更多

关键词 小型化 超材料吸波体 超宽带 极化不敏感 吸波机理

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基于石墨烯的网格型宽带可调谐太赫兹吸波器 被引量：3

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作者 刘欢喜 高喜 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期922-926,共5页

该文提出了一种基于石墨烯的宽带可调谐吸波器,该器件是由网格型石墨烯结构、介质层及金属地板组成。采用CST软件对器件的性能进行了仿真分析,仿真结果显示,当石墨烯费米能级时,在2.97～3.74THz内,器件对电磁波吸收率达90%。另一方面,... 该文提出了一种基于石墨烯的宽带可调谐吸波器,该器件是由网格型石墨烯结构、介质层及金属地板组成。采用CST软件对器件的性能进行了仿真分析,仿真结果显示,当石墨烯费米能级时,在2.97～3.74THz内,器件对电磁波吸收率达90%。另一方面,器件的工作频率可通过改变石墨烯的费米能级进行动态调控。当石墨烯的费米能级从0.3eV变到0.8eV时,器件的工作频率在2.60～4.55THz内调谐,相对调谐带宽为56%,且在整个调谐频率范围内,器件对电磁波的吸收率始终高于90%。此外,器件的工作性能对入射电磁波的偏振方向和入射角不敏感,因此,该器件在太赫兹成像、太赫兹检测和隐身技术等领域有潜在的应用价值。 展开更多

关键词 超材料吸波器 石墨烯 太赫兹 可调谐吸波器 调谐带宽 极化不敏感

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基于石墨烯超材料的三频段可调谐完美吸收器 被引量：2

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作者 李辉 余江 陈哲 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期277-284,共8页

为进一步降低太赫兹频率下高性能调控器件的结构复杂度,提出一种三频段可调谐超材料完美吸收器.该吸收器由图案化的石墨烯层和经Si介质层隔开的Au接地平面组成,利用太赫兹下的石墨烯表面等离子体共振以及图案化石墨烯与电场耦合提供的... 为进一步降低太赫兹频率下高性能调控器件的结构复杂度,提出一种三频段可调谐超材料完美吸收器.该吸收器由图案化的石墨烯层和经Si介质层隔开的Au接地平面组成,利用太赫兹下的石墨烯表面等离子体共振以及图案化石墨烯与电场耦合提供的电偶极子共振形成多个吸收峰.数值仿真结果表明,在0.489 THz、1.492 THz和2.437 THz处实现了对入射波的共振吸收,各峰值处的幅值均大于99.9%.由于吸收峰处的幅值可以通过外部施加的偏置电压改变石墨烯的费米能级进行控制,因而所提出的吸收器结构的工作状态可在反射器和吸收器之间灵活切换.同时,通过对吸收器单元结构的对称设计实现了对极化角度的不敏感特性,且在宽入射角范围内仍能保持良好的吸收性能.因此,所设计的基于石墨烯的太赫兹超材料功能器件在调制和传感方面具有巨大的潜力. 展开更多

关键词 超材料 吸收器 石墨烯 三频段 可调谐 极化不敏感

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用于复杂电磁环境的能量收集表面 被引量：4

13

作者 王卫宾 周永金 《电子测量技术》 2017年第9期6-9,共4页

用于在多频带、极化方式多样、宽入射角度的复杂电磁环境中有效收集电磁能量,提出了一个超材料单元,它由8个开口谐振环并按照正八边形排列,内部添加一个正八边形的寄生贴片。8个相同的开口谐振环经旋转排列,结合内部的寄生贴片形成中心... 用于在多频带、极化方式多样、宽入射角度的复杂电磁环境中有效收集电磁能量,提出了一个超材料单元,它由8个开口谐振环并按照正八边形排列,内部添加一个正八边形的寄生贴片。8个相同的开口谐振环经旋转排列,结合内部的寄生贴片形成中心对称结构,设计了一种新颖的电磁能量收集表面,具有多频、宽入射角度、极化不敏感的工作特性。使用微波仿真软件CST对组成该电磁能量收集表面的超材料单元的结构尺寸进行了分析和优化,对垂直入射的电磁波的电磁能量收集效率、单元上的能量分布以及S参数进行了研究。仿真结果表明,当电磁波垂直入射时,在5.75、6.5、6.84、7.56、7.98、8.55 GHz 6个频点处分别达到82%、79%、61%、71%、70%、73%的最大收集效率;在0°~60°以20°为间隔的斜入射下,该表面对TE波和TM波都可以保持有效的收集效率。 展开更多

关键词 多频 极化不敏感 宽入射角度 电磁能量收集

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基于集总电阻的超宽带吸波器设计 被引量：2

14

作者 汪涛 丁梦迪 何贺贺 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2022年第4期371-376,共6页

设计了一种加载集总电阻的宽带超材料吸波器,其单元结构由加载集总元件的电谐振器、中间匹配层和接地金属板组成。利用有限时域差分算法对该结构进行数值模拟,仿真结果显示在垂直入射下,该吸波器在4~14.6 GHz范围内的吸收率高于90%,完... 设计了一种加载集总电阻的宽带超材料吸波器,其单元结构由加载集总元件的电谐振器、中间匹配层和接地金属板组成。利用有限时域差分算法对该结构进行数值模拟,仿真结果显示在垂直入射下,该吸波器在4~14.6 GHz范围内的吸收率高于90%,完全涵盖了C、X波段,部分涵盖Ku波段,整体厚度仅为0.084λ_(L)。根据传输线理论,定量地分析了吸收器的吸收性能,并通过表面电流分析揭示了吸波机理。通过Nicolson-Ross-Wier方法计算得到的等效阻抗表明该结构在吸收频带内具有优异的阻抗匹配特性。不同模式下极化角和斜入射角的研究表明该结构具有极化不敏感和广角入射特性。 展开更多

关键词 超材料吸波器 集总元件 广角 极化不敏感 超宽带

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太赫兹波在嵌套环结构中的谐振特性

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作者 聂影影 袁纵横 +1 位作者 袁宇阳 董太良 《激光杂志》 北大核心 2017年第3期11-15,共5页

结合两个方形封闭谐振环(CRR)嵌套双开口谐振环(SRR)形成新结构,并运用电磁仿真软件研究此结构在太赫兹波段的谐振特性。利用等效电路模型分析谐振峰产生机理;通过观察结构表面谐振电流分布,探究其各个谐振频点出现的原因;分析结构几何... 结合两个方形封闭谐振环(CRR)嵌套双开口谐振环(SRR)形成新结构,并运用电磁仿真软件研究此结构在太赫兹波段的谐振特性。利用等效电路模型分析谐振峰产生机理;通过观察结构表面谐振电流分布,探究其各个谐振频点出现的原因;分析结构几何参数变化对谐振特性的影响和影响其极化特性的因素。研究表明,这种嵌套环结构分别在1.07THz,1.92THz,3.06THz具有较强的电磁谐振,在一定角度内具有极化不敏感特性。研究结果可为太赫兹波段滤波器,吸波体等器件的设计提供参考。 展开更多

关键词 太赫兹波 结构嵌套 等效电路模型 极化不敏感 谐振特性

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