一、平行板多层介质径向波导的本征模(论文文献综述)
杨婧翾[1](2021)在《模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究》文中认为现如今,随着信息互联网络技术创新开展的如火如荼,人工智能、高清视频、网络直播等新应用方式引发大众的广泛关注,高速移动通信互连网络的推广,信息化社会的飞速发展,光通信技术也在不断的革新,人们对通信信息容量的不断需求,网络容量的局限性越来越明显,基于轨道角动量(OAM)模式的模分复用(MDM)技术作为一种新的复用形式,为扩大信道容量、提升通信质量提供了一种新的方案。MDM系统应用的关键问题是不同通信链路对OAM模式产生的影响,包括以光纤为代表的有线信道及以自由空间为代表的无线信道,因此,需要深入研究OAM模式的传输特性。针对以上存在的问题,本论文围绕MDM通信系统中的关键技术这一主题,主要进行了两个方面的研究,一是光纤通信系统中OAM模式传输特性,深入剖析外部扰动产生的物理机理,建立了一套相对完善的处理OAM光纤应力应变及扭转效应的理论计算及仿真分析模型。并在此基础上,提出了一种新型光子晶体OAM光纤模式选择耦合器的设计方案。另一个是针对自由空间通信系统,建立了OAM涡旋电磁波空间传输模型,提出了一种自适应补偿算法用于缓解空间信道中湍流效应的影响。本论文的主要研究工作如下:(1)OAM光纤应力应变及扭转特性研究研究了 OAM光纤在应力应变和扭转效应等外部扰动下的传输特性。建立了复杂结构OAM光纤应力双折射数学理论分析模型,并以一种性能良好的环形光子晶体OAM光纤为例建立仿真分析模型,最后分析了该光纤在实际应力作用下的模场质量和传输特性,主要包括:强度、相位、偏振、限制损耗、色散、非线性系数及应力双折射等。另外,在光纤应力特性理论分析基础上,建立了复杂结构OAM光纤扭转效应理论分析模型,分析了不同强度扭转效应下,扭转OAM光纤中的模式基组成,建立了扭转OAM光纤仿真分析模型,最后分析了该扭转OAM光纤的模式组成和传输特性,并与理论计算结果进行对比分析。(2)光子晶体OAM光纤模式选择耦合器设计设计了一种新型双平行结构的光子晶体OAM光纤模式选择耦合器。首先研究了双平行结构光纤耦合器工作原理,利用模式匹配法实现矢量OAM模式的转换,设计方案中以一种高性能光子晶体OAM光纤作为基底通过侧边研磨法制作全光纤型耦合器。其次,针对耦合器的可调参数光纤间距和耦合长度进行结构参数优化设计,获得最优的模式纯度和耦合效率。最后,对该光子晶体OAM光纤模式选择耦合器性能指标进行分析,主要包括:模式纯度、耦合效率、损耗特性和工作带宽等。在C+L波段内,该耦合器可以激发三阶OAM模式,模式纯度达到52%,耦合效率可达51%,插入损耗大于-1.73dB,附加损耗小于0.175dB。(3)OAM模式空间传输特性研究根据大气湍流效应的实际情况,基于联合大气湍流模型,建立了自由空间无线通信信道中OAM电磁涡旋波传输理论模型。针对湍流信道扰动造成的波前畸变和信号串扰,提出了一种自适应补偿算法,用以缓解大气湍流效应产生的影响,实现湍流信道中传输OAM模式波前扰动的有效恢复。并且,给出了自适应补偿前后单一OAM模式和多个OAM模式复用传输的模场质量和传输性能。最后,研究了自适应补偿后,自由空间无线通信系统中的重要性能参数的变化,包括:信噪比和信道容量等,用以验证该补偿方案的有效性及可行性。
冯立鹏[2](2021)在《少模光纤特性及其应用研究》文中指出随着光纤制造技术的不断发展完善,各种能够实现特殊功能的光纤层出不穷。光纤技术的发展为以光纤为基础的多个行业创造了必要的基础条件,例如通信系统和传感系统。本文重点关注少模光纤(FMF)特性及其应用,包括,模分复用(MDM)系统中弱耦合少模光纤的设计以及基于少模光纤实现对模式的操控。在光纤通信技术中,单模光纤已经不能满足通信容量的需求。应用少模光纤的MDM系统因为能够与之前提出的各种复用结构兼容而受到了广泛关注。因为FMF的模式可控性和数量确定性,所以它不仅仅可以作为传输波导扩展通信容量,还可以被用来制成各种操控模式的器件。基于FMF的模式操控器件具有结构简单、体积小、转换效率高、与光纤系统兼容性好等优点,在光操控、光学显微成像、激光材料处理以及MDM等领域都有着广泛的应用。本论文在国家“973”项目和国家自然科学基金等项目的支持下,取得了如下的研究成果:(1)提出了一种新型的弱耦合光纤结构,解决了椭圆芯光纤与商用圆形芯光纤模式转换器(MC)模场之间不匹配的问题。提出的光纤支持前四个模式群的六个空间模式,在1310nm~1550nm波长下相邻模式间的有效折射率差均大于3.87×10-4。与椭圆光纤相比,该光纤与圆形芯MC相连时,插入损耗最大降低了 2dB,模间串扰最大降低了 12dB。此外,还利用S2法测量了圆芯两模光纤和椭圆芯弱耦合光纤的模场强度分布、相位分布、差分模式群时延以及多路径干涉值。(2)类比描述偏振态的二维琼斯矢量,构建了四维琼斯矢量来表示少模光纤中非对称高阶模式。该琼斯矢量可以以线性偏振(LP)模或者圆偏振轨道角动量(OAM)模式为基底,推导了两种模式基底之间的转换矩阵。接着,分析了模式在受到应力的FMF中的传输原理,并用LP模式为基底的四维琼斯矩阵在数学上描述了该过程。(3)基于四维琼斯矩阵的分析方法,提出了偏振态控制LP模式方向的方案。该方案由一个MC、一段受到应力的FMF以及一个起偏器组成。理论上,当应力下FMF本征模式之间的相位差满足一定条件时,输入模式的线偏振方向角与输出模式的模式方向之间呈线性关系。实验中,通过调节输入线偏振得到了模式方向360度可调的一阶LP模式和180度可调的二阶LP模式。基于上述方案,还实现了混合光网络中全光纤型偏分复用到MDM信号的转换。(4)提出了一种产生一阶标量模式邦加球(PS)对应的所有模式的方案。以偏振PS和一阶标量模式PS为辅助工具,分别表示一段应力下FMF的输入偏振态和输出模场分布。利用四维琼斯矩阵分析方法,理论分析了该光纤本征模之间的相位差是如何影响输入PS和输出PS的映射关系的。基于上述分析,得到了使输入和输出PS呈线性映射关系的相位差方程。并证明,在给定的相位差下,表示输出模式的一阶标量模式PS可以通过将偏振PS依次绕着S2轴、S1轴和S3轴逆时针旋转90度得到。实验中,通过改变输入偏振态,产生了位于一阶标量模式PS赤道上和一条经线上对应的模式。所有模式的转换效率均大于80%,并且模式的变化规律和在一阶标量模式PS上的位置都与仿真结果一致。(5)同样,利用四维琼斯矩阵分析方法,首次提出了一种产生所有一阶柱矢量(CV)模式的全光纤方案。该方案的结构为一个MC与两段不同应力下的FMF级联。在理论分析中,使用一阶矢量模式PS表示输出的一阶CV模式。并将琼斯矢量的模式基底由LP模式转换圆偏振OAM模式,便于寻找两段光纤中合适的相位差。实验中,通过改变输入偏振态,产生了一阶矢量模式PS中赤道上和一条经线上的十六个CV模式。
汪俊峰[3](2020)在《时域无网格电磁计算方法研究》文中提出经过六十年的发展,计算电磁学界不断推陈出新,提出了种类繁多、数量可观的电磁计算方法。这些功能强大的电磁计算方法,不仅极大地推动了电磁学、光学、遥感成像等科学领域的发展,而且带动了电子、通信、计算机等行业的进步。按空间区域离散方式划分,电磁计算方法可以分成两大类,即基于网格离散的传统数值方法和基于节点离散的无网格方法。与基于网格离散的传统方法相比,基于节点离散的无网格方法在复杂边界建模和局部区域再离散等方面具有独特的优势。因此,近年来无网格方法受到越来越多计算电磁学者的关注,对它的研究也越来越活跃。本文以时域无网格电磁计算方法为研究课题,重点研究了基于无网格方法的统一计算平台、无条件稳定时域无网格方法、以及基于波动方程的快速时域无网格方法等。本文的研究内容主要分成以下三个部分:第一部分,研究了基于无网格方法的统一计算平台。首先,对加权余量法及其简单应用进行了介绍。接下来,重点分析了应用加权余量法时,展开函数和检验函数的选择所需满足的条件,并展示了加权余量法对其他数值方法的推导和统一。然后,介绍了一种新形式电磁计算方法,即基于节点离散的无网格方法。并研究提出一种以加权余量法为基础,以无网格方法为框架的统一计算平台。在计算平台下,不仅可以更加直观地理解现有数值方法,而且为提出全新算法开拓了新的视野,同时也为不同方法的混合协同建模提供了新的思路。最后通过两个仿真实验,证明了所提出计算平台的有效性。第二部分,研究了无条件稳定的时域径向点插值无网格方法(Radial Point Interpolation Meshless Method,RPIM方法)。首先,为了去除节点间距对时间步长的限制,将局部一维(Locally One-Dimensional,LOD)格式引入时域RPIM方法,提出一种无条件稳定的时域LOD-RPIM方法。该方法时间离散步长的选择不再受限于节点间距,而是由仿真精度要求决定。数值实验不仅验证了时域无条件稳定性,而且在相似的求解精度下,时域LOD-RPIM方法所需计算成本小于交叉方向隐式RPIM方法。然后,为了进一步将LOD-RPIM方法应用于开域结构和辐射问题,将完美匹配层(Perfectly Matched Layer,PML)结构引入LOD-RPIM方法,推导得到无条件稳定的时域LOD-RPIM方法分裂场PML格式。最后,利用自由空间电流源的辐射仿真实验,对所提出LOD-RPIM方法PML格式进行吸波性能数值验证。第三部分,研究了基于波动方程的新型快速时域无网格方法。首先,为了将时域波动方程无网格方法拓展至辐射问题建模,通过引入辅助变量和辅助微分方程,研究提出一种时域波动方程无网格方法卷积完美匹配层(convolution PML,CPML)格式。数值仿真实验不仅验证了所提出CPML格式的有效性和性能,而且分析了 CPML参数对吸波特性的影响,并给出参数设置建议。同时,也将此方法应用于时域波动方程FDTD方法,推导并验证了时域波动方程FDTD方法CPML ABC格式。然后,从时域波动方程出发,利用本征模分析得到激励源与时域场之间的传递函数关系。同时针对不同媒质特性,证明了该传递函数都是随时间稳定的。从而以与时间无关的空间本征模为基础,提出一种具有解析特性的时域无网格方法。多个数值实验验证了所提出方法具有更好的求解精度,这是因为去除了时间离散误差。
俞亚庆[4](2020)在《射电望远镜宽带高效率馈源的研究与应用》文中提出作为脉冲星观测、星际分子谱线研究等天文活动的研究工具,射电望远镜对其系统中反射面天线的性能需求与日俱增。在新疆奇台县110 m大口径全可动射电望远镜(Qi Tai Telescope,QTT)的建设需求背景下,本文以实现宽带、高口径效率以及高品质因数G/Tsys值的反射面天线设计为目标,从宽带高性能喇叭馈源技术出发,围绕对称主焦式与标准格里高利反射面系统的馈源设计问题,针对最佳馈源远区场辐射特性、介质加载四脊喇叭天线、传输线巴仑、变张角多模喇叭天线以及正交模耦合器等五个方面进行了深入研究,主要工作及研究成果总结如下:1.研究了对称主焦式、标准格里高利系统的理想馈源远区场辐射特性。以反射面天线焦面场匹配和几何光学分析两种手段,分别对这两类反射面系统的理想馈源口径电场分布以及远区场辐射方向图特性进行了推导与计算;在QTT反射面系统的规划构架下,解析了对称主焦式反射面天线实现100%照射效率的馈源远区辐射电场方向图,并结合几种可以实现反射面天线高照射效率、低副瓣电平的馈源远区场增益方向图的实例,给出了20 cm波段馈源的设计原则;推导了可实现标准格里高利天线良好焦面场匹配的馈源口径电场表达式,并结合由几何光学分析方法得出的实例,给出了Q波段馈源的设计原则。所得的理想馈源设计原则为相关设计提供了研究方向与理论基础。2.研制了超宽带内具有近似恒定波束宽度特性的介质加载四脊喇叭天线。建立了四脊喇叭天线结构参数与带内反射系数、远区场辐射特性之间的制约关系;研究了加载的介质棒对天线远区场辐射特性的影响;采用了相对介电常数由内向外递减的多层介质棒加载策略,实现了超宽带内具有相对稳定波束宽度的天线设计;三层介质加载四脊喇叭天线样机的测试与仿真结果吻合度较高,其稳定的波束宽度特性表明了该天线适合用作QTT 20 cm波段反射面系统的馈源;四层介质加载四脊喇叭天线设计在反射特性、远区场辐射方向图E面与H面的等化特性以及等效相位中心的稳定性等方面均以有效手段进行了改良。3.提出了一种基于新型反相结构的超宽带传输线巴仑。针对双面平行带线(Double-Side Parallel Strip Line,DSPSL)导体交换式的传输线巴仑,提出了一种基于90°电场旋转过渡结构的超宽带反相器设计,用以改善巴仑两个平衡输出端口之间的相位不平衡度和幅度不平衡度特性;解析了传输线巴仑结构参数与反射系数、平衡端口间隔离度的制约关系,并给出了一般设计方法。该巴仑样机的测试与数值计算结果具有高度一致性,表明该巴仑可以为20 cm波段馈源的高性能差分馈电手段提供支持。4.研制了宽带内辐射方向图E面、D面和H面具有良好等化特性的变张角多模喇叭天线。以具有旋转轴对称辐射方向图的馈源设计为目标,分析了圆锥喇叭天线口径场各模式对远区总辐射场的贡献量,选择了合适的空间因子取值范围来降低由“3模综合法”带来的近似误差;在指定边缘照射电平情况下,解出了天线具备辐射方向图E面和H面等化特性所需的口径场模比系数分布,建立了天线各结构与模比系数的对应关系,并优化得到了Q波段设计。5.提出了一种基于多节阻抗变换结构的小型化鳍线型正交模耦合器(Ortho-mode Transducer,OMT)设计,并以模块化设计方法研制了一款高性能十字转门型OMT。为了满足馈源组对于器件小型化的需求,提出了将切比雪夫阻抗分布用于鳍线型OMT中双脊/阶梯型波导多节阻抗变换器的设计方法,高效地利用有限空间实现了良好的阻抗匹配特性。为了满足馈源组对于器件高性能的需求,以模块化处理的方式,分别优化得到了十字转门型OMT的各个低反射组件,并组装得到了最终的高性能设计。样机的测试结果表明,鳍线型OMT在Q波段内具有低反射、高隔离度与结构紧凑的特点,而十字转门型OMT则在该频段内具备低反射、低插入损耗和高隔离度的特性。6.分析了介质加载四脊喇叭天线与变张角多模喇叭天线在相应反射面系统中的性能表现。将以上两个天线分别用作馈源后,QTT的对称主焦式反射面天线与标准格里高利天线均在各自频段实现了高口径效率、高G/Tsys值以及低副瓣电平特性。本文以上内容从馈源的宽带匹配、辐射方向图控制技术出发,旨在实现高口径效率、高G/Tsys值的反射面天线设计,为下一代高效率、高灵敏度射电天文接收系统的发展作出努力。
王承鑫[5](2020)在《基于少模光纤双波长被动调Q柱矢量光光纤激光器研究》文中研究表明柱矢量光,是指波阵面上不同位置对应的偏振状态不同的光束。其光场强度是一个轴对称分布的甜甜圈形状,常见的柱矢量光主要包括径向偏振光、角向偏振光和混合态偏振光三种。径向偏振光束在经过一个大数值孔径的透镜聚焦后在平行于光轴的方向会产生一个纵向的电场分量,同时得到一个相比于均匀偏振光聚焦光斑面积更小的光斑。基于这些特殊的性质使得柱矢量光束在表面等离子体的激发、高分辨成像、激光加工和光学粒子捕获等众多领域内有广泛的应用前景。为此,研究者们相继提出了很多方法来产生柱矢量光束。目前生成方法柱矢量光的方法按照是否在谐振腔内分为主动法和被动法两种。利用少模光纤的方法来生成柱矢量光是一种便捷有效的方法。通过求解普通阶跃光纤中波动方程的本征解,可以得到径向偏振光束和角向偏振光束分别对应的是LP11模式中的TE01模式和TM01模式。因此,首先利用少模光纤把光束从基模LP01模式激发到高阶简并模LP11模式,再通过一系列的偏振控制器件对它的几种模式进行选择性输出,就可以分别得到径向偏振光和角向偏振光的输出。本文中首先分析了柱矢量光偏振态分布不均匀性和在大数值孔径下的紧聚焦的特性并推导了其数学表达式。分析了它在表面等离子激发、光学捕获、激光加工等领域的应用和生成方法。之后介绍了光纤激光器的调Q理论以及可饱和吸收体的制备和可饱和吸收特性的测量方法。推导出了光在光纤模式耦合器中传输的耦合模方程,并针对模式转换耦合器中的能量转换过程进行了模拟。本文设计并搭建出了一种双波长被动调Q柱矢量光光纤激光器。该激光器是由一个基于可饱和吸收和模式选择的集成器件来实现的。通过调节激光器谐振腔中的偏振控制器,可以分别得到高模式纯度的脉冲径向偏振光和角向偏振光。本文的主要研究内容和创新点如下:1. 通过液相剥离的方法制备了纳米级MWCNT可饱和吸收体,并通过拉曼散射和透射电子显微镜表征了其特性。在实验中测量了MWCNT的线性吸收谱,得到其在1μm和1.5μm附近的透过率分别为31%和36%。之后搭建P扫描装置测量了MWCNT在1μm和1.5μm处的可饱和吸收特性,通过拟合测得的实验数据得到在两个波长处的调制深度和饱和光强分别为1.34%,8.8 MW/cm2和2.94%,7.5 MW/cm2。2. 通过控制拉锥光纤的纤芯直径,来实现基模向高阶模式在不同光纤中的相位匹配,从而激发特定模式的光场。再将一层MWCNT薄膜作为可饱和吸收体薄膜覆盖在拉锥光纤耦合的锥区,形成可饱和吸收柱矢量光器件。3. 实验设计并搭建出了一种双波长被动调Q柱矢量光光纤激光器,实现了1μm和1.5μm调Q柱矢量激光的输出。掺镱谐振腔的激光阈值为160 mw,得到的激光光谱的中心波长在1036 nm,光谱的3 d B宽度为0.9 nm。波长在1μm附近的输出脉冲的脉冲宽度在2.46μs-1.21μs范围内变化,对应重复频率为35 k Hz-120 k Hz,可以获得输出脉冲的最大单脉冲能量和峰值功率分别为0.56 n J和0.5 m W。掺铒谐振腔的输出激光的阈值为100 mw,得到的光谱的中心波长在1560 nm,3 d B光谱宽度为2.2nm。波长在1.5μm附近的激光输出的脉冲宽度在8.9μs-2.12μs范围内变化,对应的重复频率为5 k Hz-30 k Hz,可以获得输出脉冲的最大单脉冲能量和峰值功率分别为13n J和6 m W。
蒋哲[6](2020)在《基于全息阻抗表面的近场调控》文中研究说明本文研究了用于近场调控的全息阻抗表面,以解决超表面系统剖面大的缺点,侧重点在如何利用全息阻抗表面进行近场调控,实现聚焦、涡旋波束等功能。本文主要对两个方面进行研究,一是标量全息阻抗表面的理论设计、单元数据库建立和不同功能的实现,二是张量全息阻抗表面的理论设计、单元数据库建立和不同功能的实现,这两种全息阻抗表面都能实现近场调控,但是两种方法有各自的优点和缺点,能够根据不同的需求选取不同的表面。根据不同的功能需求,本文使用了不同形式的单元结构,对于标量单元,以正方形贴片单元为例,分析了正方形贴片阻抗,分别通过了横向谐振法和本征模求解法分析得到了其贴片阻抗,通过改变正方形贴片的边长来改变其标量阻抗,建立了在17GHz时标量单元阻抗数据库,同时,研究了标量全息阻抗表面调制表面波的原理,结合了传统漏波理论和光学全息的概念,建立贝塞尔波束全息阻抗表面、一维聚焦全息阻抗表面,二维聚焦全息阻抗表面,双焦点全息阻抗表面,并分析了该标量全息阻抗表面的频率扫描性质。对于张量单元,建立了圆形缝隙单元和“十”字形单元两个单元的阻抗数据库,并对比了两种单元的性能,圆形缝隙单元尽管能够实现聚焦和涡旋波束等功能,但是,由于圆形缝隙单元只有半径和缝隙角度两个物理量,却要控制三个阻抗分量,会引入误差,且圆形缝隙单元无法对阻抗的各个分量进行单独调控,所以该单元在实现功能时的效果会比较差,而“十”字形单元完美的解决了这个问题,通过改变“十”字单元两根带条的长度分别控制二维张量的两个分量,并通过二维阻抗张量的旋转特性实现对二维张量各个分量的调控,同时,对建立张量阻抗表面的两种设计理论进行了分析,第一种设计理论会引入反厄米特矩阵阻抗分量,该反厄米特矩阵会导致表面张量阻抗不准确,导致结果不理想,而第二种方法,通过引入新的坐标系和旋转矩阵,不会产生反厄米特矩阵,效果较好,并建立了涡旋波束张量全息阻抗表面和聚焦张量全息阻抗表面。标量全息阻抗表面和张量全息阻抗表面都通过理论计算与全部电磁仿真,通过对比结果,标量全息阻抗表面和张量全息阻抗表面的效果与理论设相符,标量全息阻抗表面具有较宽的带宽和频率扫描性质,而张量全息阻抗表面能够对电场的各个极化进行调控,能够实现更加复杂的功能,但是其带宽较窄。
韩亚娟[7](2020)在《人工表面等离激元色散调控及其在天线设计的应用研究》文中研究指明天线是能够实现导行波和自由空间波之间相互转换的器件,在无线电设备中用来发射或接收电磁波,是无线电通信系统不可或缺的重要组成部分。现代无线通信技术和雷达探测技术的飞速发展对小型化、多功能化、高集成化天线提出了迫切的应用需求,亟需探索基于新机理的高性能天线设计理论与方法。人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons,SSPP)是电磁波与电磁媒质相互作用时产生的一种特殊表面电磁模式,在媒质内部表现为群电子振荡,在媒质外部表现为沿界面传播的电磁振荡。SSPP具有波长短、场聚集、强色散等特性,在微波器件和天线设计方面具有重要应用价值。论文借鉴电介质物理、等离激元光子学等方面的相关理论,并结合超材料设计理论,开展了SSPP的色散特性及色散调控机理研究,在此基础上开展了SSPP色散调控在频扫、低RCS、共口径、多频带等新型天线设计中的应用研究,制作了原理样件并进行了实验验证。论文主要创新点如下:(1)分析研究了SSPP的色散特性及色散调控理论,建立了SSPP色散调控的理论模型以及紧耦合SSPP的色散调控理论模型。采用电介质物理、电磁波理论、光电子学等相关理论,推导了平板折皱结构上SSPP的色散方程,得到了SSPP色散特性与其结构参数之间的解析关系;从模式匹配和波矢匹配两方面入手,分析了SSPP的耦合激发手段;在此基础上,建立了SSPP的色散调控理论模型以及紧耦合SSPP的色散调控理论模型,为SSPP色散调控在新型天线设计中的应用奠定了理论基础。(2)提出了基于混合SSPP-准TEM模式的一维频扫天线设计理论与方法。结合周期性系统理论,对一维周期结构漏波系统进行了理论分析;以该理论为指导,将SSPP导波结构和传统微带线复合并引入周期性扰动,构建了基于混合SSPP-准TEM模式的频扫天线的基本架构;通过调控SSPP色散曲线的准线性色散区,设计了具有宽扫描角特性的宽角域频扫天线,制作了原理样件并完成仿真分析与实验验证。仿真和测试结果均表明,在9~12 GHz内,该天线可实现(﹣60°,+60°)角域内的连续线性波束扫描,并在法向方向抑制了开阻带效应。基于SSPP-准TEM混合模式的频扫天线与传统微带电路兼容,加工成本低、易于共形,在“低、小、慢”目标探测、弹载通信系统等领域具有重要的应用价值。(3)将吸波机理引入到低RCS天线设计中,将具有强色散吸波特性的SSPP结构作为天线辐射结构,提出了基于SSPP强-弱色散区综合调控的低RCS天线设计思想,进一步提出了基于SSPP色散调控的结构-功能一体化天线设计理论与方法。首先阐述了天线散射的基本理论;在此基础上,将SSPP结构用作天线辐射结构,构建了基于SSPP色散调控的低RCS天线基本架构,建立了基于SSPP色散调控的低RCS天线设计理论与方法。通过对SSPP结构的强-弱色散区进行综合调控,使其在相邻两个频段分别表现出低损耗和强吸收特性,则SSPP辐射结构在带内具有高效辐射特性、在带外具有低RCS特性。作为实例,设计制作了工作于C波段、且在X波段具有RCS缩减特性的天线原理样件并完成了仿真分析和实验验证。仿真和实验结果表明,天线带内(6~8 GHz)总效率≥80%;在带外X波段,天线单站RCS缩减≥10 d B,且在8.50~9.50 GHz内,天线RCS缩减值>25 d B。在此基础上,进一步探索了具有带内RCS缩减特性的低RCS天线设计,在SSPP天线辐射结构周围加载SSPP吸波结构,同时对二者的色散特性进行调控,设计了可进一步对交叉极化波实现带内RCS缩减效果的低RCS天线。(4)考虑到二维SSPP结构具有一定的力学性能,基于天线-天线罩一体化设计思想,提出了基于SSPP夹芯结构的结构-功能一体化天线设计方法。将SSPP天线辐射结构阵列用作点阵夹芯结构,将树脂基复合材料天线罩用作蒙皮材料,考虑蒙皮材料的影响,对SSPP辐射结构进行综合色散调控,设计实现了集力学承载、天线防护、RCS缩减等多功能于一体的天线阵,制作了原理样件并进行了仿真和实验验证。微波暗室测试结果表明,该样件在C波段具有高效的辐射特性,在X波段具有良好的RCS缩减特性;力学压缩试验结果表明,样件的峰值压缩强度是304不锈钢方形蜂窝的3.50倍、是304不锈钢波纹结构的6倍,验证了样件具有优越的抗压强度。该结构-功能一体化天线阵集成了电磁波辐射、RCS缩减、天线防护以及力学承载等多种功能,在天线工程设计中更具有重要的应用价值。(5)针对天线小型化、轻量化应用需求,提出了基于紧耦合SSPP色散调控的天线设计理论与方法。首先从电磁辐射的角度分析了SSPP的奇/偶模式辐射特性,并对短偶极子的功率分布进行了理论推导,提出了通过加载感性元件解耦短偶极子近场区动态能的思想;据此,构建了基于紧耦合SSPP色散调控的天线设计基本架构,建立了基于紧耦合SSPP色散调控的天线设计理论与方法;通过在短单极子近场区分别加载SSPP结构、宽边耦合开口谐振环结构以及二者的复合结构,分别设计了共口径天线、宽边辐射天线、双带边射天线,制作了天线原理样件并进行了实验验证。紧耦合SSPP具有更强的场约束能力,有利于天线辐射结构的小型化和轻量化,为新型高性能天线设计提供了崭新的技术途径。
贺梦佳[8](2020)在《基于各向异性本构参数人工结构单元的光子/声子晶体传输特性研究》文中提出光子晶体,借助特殊的空间对称性实现对电磁波的调控,被形象地称为“光的半导体”。目前研究的光子晶体大多采用具有各向同性本构参数的单元排成阵列,电磁参数单一;以异向介质为代表的人工电磁材料在亚波长尺度设计单元结构,可以构造更加多样化的物质本构参数,为电磁调控提供了新的自由度。本文将具有各向异性乃至双各向异性本构参数的人工结构单元引入光子晶体设计中,探索电磁波在这类晶体中的传输特性,并将这一思路拓展到声学领域,取得了如下成果。首先,本文在平板波导光子晶体中引入双各向异性效应,构造出支持赝自旋边界波的拓扑光子晶体。光子晶体采用四方周期阵列,其能带结构上形成一个偶然简并环,通过加入空气间隙引起双各向异性效应后,在简并环附近构造出了完全的带隙,非零的Z2指数表明此带隙具有拓扑非平凡性。仿真结果证实,此拓光子晶体支持赝自旋边界波,其对弯角和无序扰动有良好的鲁棒性。本文进一步提出了基于开口谐振环结构的三维拓扑光子晶体,它能够支持具有自旋-动量锁定传播特性的表面模式;并研究了一种工作于横磁模式下的二维形变光子晶体,探索其中赝自旋边界波的能带结构及传播特性。该成果将有助于拓扑波导及赝自旋光子学等方面的研究。在上述研究基础上,本文将各向异性本构参数的概念应用于一维声子晶体,来实现对声波的宽带异常透射。声波在通过具有亚波长小孔的结构时,会在特定波长上表现出异常透射现象,目前研究的谐振透射结构对波长有严格限制,难以实现宽带透射。针对这一问题,本文提出了一种具有各向异性声学密度的单元结构,并将其排列成一维声子晶体;这种单元结构在一定的带宽内支持多个声波谐振模式。多重散射理论分析和实验测试表明该声子晶体对入射平面波具有宽带异常透射特性。这种宽带透射结构在声学透明器件上具有潜在的应用价值。
周瑜亮[9](2020)在《慢波基片集成波导理论及其小型化应用研究》文中研究表明基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)作为一种同时集成了矩形金属波导和传统平面互连电路优势的技术方案,具有自封闭、低成本、较高品质因数、较高功率容量和易于平面电路互连等特性,业已成为微波毫米波电路器件及其子系统平面互连的重要选择。然而,对于微波低频段的应用来说,由于基片集成波导固有截止频率的限制,其占电路面积仍嫌过大,这制约着其在紧凑型微波系统中的应用。因此,探索SIW小型化理论与应用势在必行。开展SIW小型化技术的研究,特别是探索小型化技术的新方向,具有十分重要的理论意义和工程价值。本文在综合近年来各类SIW小型化技术的基础上,采用理论分析、数值仿真、实验验证三位一体的研究方法,紧密围绕慢波基片集成波导(Slow-Wave Substrate Integrated Waveguide,SW-SIW)这一 SIW小型化领域分支,分别从等效电路与等效媒质的角度研究了慢波效应产生的本质原因及调控的关键因素,探讨了周期性和非周期性加载条件下各自对微波器件导波机理的影响。分别利用周期性加载和非周期性加载各自实现了慢波消逝模滤波器、慢波功分器两类结构紧凑、性能良好的微波器件。最后提出了两类新型SW-SIW结构,相较于所有已报道的SW-SIW结构,获得了更优的小型化性能。本文的主要研究内容和贡献如下:1.提出了一套用于周期性加载SIW的等效电磁参数提取方法。该方法基于散射参数反演理论与等效均匀媒质单元的色散分析,可以有效而准确获得所需频段的垂直方向等效介电常数与水平方向各向异性的磁导率参量。借助这种方法,(a)提取、验证、解释和比较了各类周期性加载的SIW方案。相较于传统定性的解释,本方法首次对每个单元的小型化性能给出了量化指标,并可依此评估和预测构成微波器件的小型化潜力;(b)揭示了在增强介电常数时,等效磁导率会出现的以往未注意到的变化,为每个单元结构提供了更为准确的表征;(c)展示了非中心对称周期性加载单元会带来磁导率各向异性特性;(d)有效地指导设计了一款慢波消逝模滤波器,相比于传统方法综合更为准确,并且由于慢波效应的引入获得了60%的平面尺寸缩减。2.研究了各向异性人工材料加载SW-SIW的导波特性,并利用表贴电感阵列实现了该类各向异性SW-SIW电路。相比于之前提出的微带多段线网络加载结构:(a)该方案有效地规避了微带曲折线的寄生电容问题与横向与纵向加载之间互耦问题;(b)集总元件的引入极大地扩宽了慢波基片集成波导中相速度与截止频率的调节范围;(c)更重要的是可以独立控制横向和传播方向等效参数,实现微带多段线方案无法实现的一些独特特性。3.研究了基于第一类微带多段线网络非周期性加载的慢波机理与导波特性。借助于TE10模式下的传输/反射算法提取出各拓扑结构下等效电磁参数的变化。并基于此设计了一款宽带3-dB威尔金森(Wilkinson)功分器。在隔离度优于10 dB的条件下,该功分器获得了 91.4%的相对带宽,带内幅度不平衡度小于±0.5 dB,相位不平衡度小于±4°。与常规SIW功分器相比,该功分器平面尺寸缩减了40%,相对带宽扩展了50%。4.提出了多技术融合型SIW慢波效应增强方法。主要包括;(a)等效电感/电容共同增强方法。该方法在金属化盲孔阵列加载的SW-SIW上表面蚀刻微带多段线网络以进一步增强串联电感,在不增加额外加工成本的前提下,其截止频率进一步降低18.5%,导波相速度显着缩减,慢波性能获得了再次提升。(b)分布式脊状SW-SIW。该技术将多条纵向埋置的金属化脊线与金属化盲孔呈对跖状加载到SIW中,获得了 55.5%的截止频率缩减以及80%的平面尺寸降低。研究的两类新型导波结构均具有更强的慢波性能和更为灵活的设计自由度,充分表明了其在基于SIW的微波毫米波器件小型化方面的潜力和优势。
白靖[10](2019)在《复杂介质粒子系对矢量有形波束的散射及结合力特性研究》文中进行了进一步梳理电磁(光)波与聚集粒子间的相互作用作为国际上研究的热点课题,在粒度分析、大气环境监测、微波遥感、显微成像、生物医学诊断等领域有着广泛的应用。对于有形波束研究,目前主要集中在有形波束场的产生、传输和调控及对单粒子的散射研究,对于两个或多个各向同性多层球粒子以及手征球形粒子与有形波束的相互作用仍然是国际上比较新颖的课题,值得进一步研究。本文基于经典电磁学理论研究了聚集各向同性介质球、各向同性分层球及手征介质球对有形高斯波束、不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束的散射特性及结合力效应,取得的主要成果和创新点如下:1.基于广义Mie理论及平移加法定理,研究了任意入射椭圆及圆高斯波束对聚集各向同性球粒子的散射特性。数值分析了束腰宽度、球间距、球个数、入射角以及波束中心位置对不同结构分布聚集球形粒子的散射强度影响。进一步利用电磁场动量守恒定理推导了各向同性双球系统中每个球受到的横向结合力及轴向结合力数学表达式,在相同入射波长、偏振角度、粒子半径影响下数值对比分析了椭圆高斯波束及圆高斯波束对各向同性双球粒子间结合力的区别与影响。2.基于矢量势方法和平面波角谱方法推导出标量高阶贝塞尔波束电磁场的统一表达式。利用广义Mie理论和坐标旋转定理,研究了任意线偏振高阶贝塞尔波束的球矢量波函数展开形式及展开系数的收敛性。结合球函数平移加法定理,给出任意结构分布的聚集均匀各向同性介质球对标量高阶贝塞尔波束的散射强度角分布。数值研究了不同拓扑荷高阶贝塞尔波束入射时,聚集各向同性球粒子的散射强度随波束半锥角、波束中心位置、入射角、球间距的变化规律。利用电磁场动量守恒定理,对高阶贝塞尔波束作用下各向同性双球间的结合力进行理论研究,综合分析了各向同性球粒子及波束参数对结合力的影响。3.根据角谱展开方法获得了不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束的电磁场展开式,导出了线偏振、圆偏振、径向偏振、角向偏振和非偏振的矢量高阶贝塞尔波束的场强分布解析表达式。系统研究了任意结构分布的聚集非均匀多层球粒子对任意入射不同偏振态高阶贝塞尔波束的散射特性,以及粒子层数、球心间距离、入射角、贝塞尔波束半锥角、偏振模式等因素对散射的影响规律。基于电磁场动量守恒定理,对任意偏振高阶贝塞尔波束入射时聚集多层球系统中粒子受到的结合力进行数值模拟及分析。4.基于广义Mie理论导出了不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束的球矢量波函数展开式,根据球函数平移加法定理及电磁场动量守恒定理,系统研究了不同偏振态任意阶矢量贝塞尔波束对手征介质双球的散射场角分布特性及结合力变化规律,以及不同波束偏振模式、拓扑荷、波束半圆锥角、手征参数及粒子尺寸对手征双球的散射场分布及结合力变化影响。
二、平行板多层介质径向波导的本征模(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、平行板多层介质径向波导的本征模(论文提纲范文)
(1)模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 光通信的研究现状与发展趋势 |
1.2 OAM光纤通信研究进展 |
1.2.1 OAM光纤及光纤特性研究进展 |
1.2.2 OAM光纤耦合器研究进展 |
1.3 OAM空间通信研究进展 |
1.3.1 OAM空间光通信研究现状 |
1.3.2 OAM空间无线通信研究现状 |
1.4 论文研究内容与创新点 |
1.5 论文结构安排 |
参考文献 |
第二章 基于OAM模式通信的基础理论 |
2.1 OAM模式基本理论 |
2.1.1 矢量亥姆霍兹方程 |
2.1.2 矢量OAM模式求解 |
2.2 矢量模式耦合器原理及数值分析方法 |
2.2.1 双平行光纤耦合器原理 |
2.2.2 数值分析方法 |
2.3 自由空间信道基本理论 |
2.3.1 大气湍流理论 |
2.3.2 大气湍流谱模型 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 OAM光纤应变特性研究 |
3.1 OAM光纤应变特性研究背景 |
3.2 环形光子晶体OAM光纤应力特性 |
3.2.1 理论分析模型 |
3.2.2 光子晶体OAM光纤仿真分析模型 |
3.2.3 光子晶体OAM光纤应力特性分析 |
3.2.4 小结 |
3.3 环形光子晶体OAM光纤扭转特性 |
3.3.1 理论分析模型 |
3.3.2 光子晶体OAM光纤仿真分析模型 |
3.3.3 光子晶体OAM光纤扭转特性分析 |
3.3.4 小结 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器设计 |
4.1 光子晶体OAM光纤耦合器研究背景 |
4.2 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器结构设计 |
4.2.1 OAM模式耦合器结构与设计原理 |
4.2.2 OAM模式耦合器参数设计与优化 |
4.3 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器特性分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 OAM模式空间传输特性研究 |
5.1 无线通信中OAM模式传输特性研究背景 |
5.2 自由空间无线通信信道建模 |
5.3 无线通信信道自适应补偿算法 |
5.4 OAM模式空间传输特性 |
5.4.1 单一OAM模式传输特性 |
5.4.2 复用OAM模式传输特性 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 未来展望 |
缩略词对照表 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(2)少模光纤特性及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 少模光纤 |
1.2 少模光纤在模分复用系统中的研究进展 |
1.2.1 模分复用系统的研究背景 |
1.2.2 少模光纤的种类及研究现状 |
1.3 模式操控器件的研究现状 |
1.3.1 模式操控器件的分类 |
1.3.2 光纤型模式操控器件的研究现状 |
1.4 本论文主要研究内容 |
第二章 少模光纤的模式理论及色散特性 |
2.1 光纤本征模式理论 |
2.1.1 矢量亥姆霍兹方程 |
2.1.2 矢量模式 |
2.1.3 线性偏振模 |
2.1.4 矢量模和线性偏振模的关系 |
2.2 光纤中的轨道角动量模式 |
2.2.1 光纤中轨道角动量模式的定义 |
2.2.2 轨道角动量模式与光纤本征模式之间的关系 |
2.3 光纤中的柱矢量模式 |
2.4 少模光纤的色散特性 |
2.5 本章小结 |
第三章 弱耦合光纤的测试与设计 |
3.1 弱耦合光纤的模场特性测量 |
3.1.1 S~2方法的简介 |
3.1.2 S~2方法理论及模式恢复方法 |
3.1.3 两模光纤的测试 |
3.1.4 椭圆弱耦合光纤的测试 |
3.2 弱耦合光纤设计 |
3.2.1 光纤的结构与设计原理 |
3.2.2 光纤的性能分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 少模光纤中模式演变的表达方法 |
4.1 描述偏振态的二维琼斯矢量表达方式 |
4.1.1 二维琼斯矢量 |
4.1.2 二维琼斯矩阵 |
4.1.3 偏振邦加球 |
4.2 高阶模式的四维琼斯矢量表达方式及模式邦加球 |
4.2.1 四维琼斯矢量 |
4.2.2 高阶模式邦加球 |
4.2.3 四维琼斯矩阵 |
4.3 本章小结 |
第五章 模式方向可调谐的线性偏振模式的产生及其应用 |
5.1 模式方向可调的线性偏振模式的产生 |
5.1.1 基本原理 |
5.1.2 实验装置 |
5.1.3 性能分析 |
5.2 全光纤型PDM到MDM的转换 |
5.2.1 转换原理 |
5.2.2 实验验证及性能分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 模式邦加球上所有模式的产生 |
6.1 一阶标量模式邦加球上的模式产生 |
6.1.1 应力型少模光纤输入偏振态与输出模式的邦加球映射关系分析 |
6.1.2 实验验证和结果分析 |
6.2 一阶矢量模式邦加球上模式的产生 |
6.2.1 产生原理 |
6.2.2 实验验证及性能分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 工作与成果总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录索引表 |
读博士期间的学术成果与课题 |
(3)时域无网格电磁计算方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.2 国内外研究历史与现状 |
1.2.1 时域有限差分方法 |
1.2.2 有限元方法 |
1.2.3 矩量法 |
1.2.4 无网格方法 |
1.3 本文的主要贡献与创新 |
1.4 本论文的结构安排 |
第二章 基于无网格方法的统一电磁计算平台 |
2.1 引言 |
2.2 加权余量法 |
2.2.1 加权余量法简介 |
2.2.2 加权余量法的简单应用 |
2.2.3 展开函数需要满足的条件 |
2.2.4 检验函数需要满足的条件 |
2.3 加权余量法对电磁数值方法的推导 |
2.3.1 加权余量法对频域算法的推导 |
2.3.2 加权余量法对时域算法的推导 |
2.4 基于节点的无网格方法 |
2.5 基于无网格方法的统一电磁计算平台 |
2.6 数值仿真算例 |
2.7 本章小结 |
第三章 无条件稳定的时域LOD-RPIM方法 |
3.1 引言 |
3.2 传统时域RPIM方法 |
3.2.1 算法公式体系 |
3.2.2 数值仿真算例 |
3.3 无条件稳定的时域LOD-RPIM方法 |
3.3.1 算法公式体系 |
3.3.2 数值仿真算例 |
3.4 本章小结 |
第四章 无条件稳定的时域LOD-RPIM方法完美匹配层 |
4.1 引言 |
4.2 时域RPIM方法完美匹配层 |
4.2.1 算法公式体系 |
4.2.2 数值仿真算例 |
4.3 无条件稳定的时域LOD-RPIM方法完美匹配层 |
4.3.1 算法公式体系 |
4.3.2 数值仿真算例 |
4.4 本章小结 |
第五章 时域波动方程CPML吸收边界条件 |
5.1 引言 |
5.2 时域波动方程无网格方法CPML吸收边界条件 |
5.2.1 算法公式体系 |
5.2.2 数值仿真算例 |
5.3 时域波动方程FDTD方法CPML吸收边界条件 |
5.3.1 算法公式体系 |
5.3.2 数值仿真算例 |
5.4 本章小结 |
第六章 具有解析特性的时域无网格方法 |
6.1 引言 |
6.2 具有解析特性的时域无网格方法 |
6.3 数值仿真算例 |
6.4 本章小结 |
第七章 全文总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
(4)射电望远镜宽带高效率馈源的研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 射电望远镜 |
1.2.2 喇叭天线 |
1.2.3 正交模耦合器 |
1.2.4 巴仑 |
1.3 论文的研究工作和主要内容 |
1.3.1 作者的主要工作 |
1.3.2 论文的结构安排 |
第二章 反射面天线的馈源近远场特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 反射面天线相关理论 |
2.2.1 反射面系统分类 |
2.2.2 反射面天线的增益与口径效率 |
2.2.3 噪声温度 |
2.2.4 边缘照射电平与地球站品质因数G/T_(sys) |
2.3 对称主焦式系统的馈源辐射方向图设计 |
2.3.1 对称主焦式反射面天线的几何关系 |
2.3.2 对称主焦式系统的焦面场分析 |
2.3.3 球面波的空间扩散衰减效应 |
2.3.4 对称主焦式系统的理想馈源辐射方向图 |
2.4 对称双反射面系统的馈源辐射方向图设计 |
2.4.1 对称双反射面天线的几何特性 |
2.4.2 对称双反射面系统的等效原理 |
2.4.3 对称双反射面系统的焦面场分析 |
2.4.4 对称双反射面系统的理想馈源辐射方向图 |
2.5 反射面天线的偏焦问题 |
2.5.1 馈源的等效相位中心 |
2.5.2 等效相位中心纵向偏焦的影响 |
2.5.3 等效相位中心横向偏焦的影响 |
2.6 本章小结 |
第三章 超宽带内波束宽度具有一致性的喇叭馈源研究 |
3.1 引言 |
3.2 喇叭天线的口径场模式分析 |
3.3 馈源波束宽度控制机理 |
3.4 四脊喇叭天线设计 |
3.4.1 脊波导理论 |
3.4.2 结构的选择与设计 |
3.4.3 结构参数分析 |
3.4.4 优化设计 |
3.5 介质加载四脊喇叭天线设计 |
3.5.1 介质中HE_(11)模的传播条件 |
3.5.2 四脊喇叭天线的介质加载分析 |
3.5.3 三层介质加载四脊喇叭天线的设计与实验分析 |
3.5.4 四层介质加载四脊喇叭天线的改进与设计 |
3.6 超宽带巴仑设计 |
3.6.1 反相器的工作原理 |
3.6.2 反相器的性能分析与优化设计 |
3.6.3 巴仑的基本构成 |
3.6.4 巴仑的优化设计与实验分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 宽带内方向图具有旋转轴对称特性的喇叭馈源研究 |
4.1 引言 |
4.2 变张角多模喇叭天线设计 |
4.2.1 多模喇叭天线的工作原理 |
4.2.2 天线的结构设计 |
4.2.3 天线口径场的模比综合 |
4.2.4 天线的优化设计及仿真分析 |
4.3 正交模耦合器设计 |
4.3.1 多节阻抗变换理论 |
4.3.2 多节阻抗变换器在波导器件小型化中的应用 |
4.3.3 基于台阶状双脊结构的鳍线型OMT设计与实验分析 |
4.3.4 基于多级台阶结构的十字转门型OMT设计与实验分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 馈源在反射面系统上的性能分析 |
5.1 系统噪声温度T_(sys) |
5.2 反射面天线的口径效率与地球站品质因数G/T_(sys) |
5.3 反射面天线的系统性能测试方法 |
5.3.1 卫星源法测量天线增益G |
5.3.2 冷/热负载-冷空法测量系统噪声温度T_(sys) |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 论文的不足之处与研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)基于少模光纤双波长被动调Q柱矢量光光纤激光器研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 柱矢量光束的数学表征 |
1.2 柱矢量光束的特性 |
1.3 柱矢量光的应用 |
1.3.1 表面等离子体的激发 |
1.3.2 高分辨成像 |
1.3.3 激光加工 |
1.3.4 粒子捕获 |
1.4 生成柱矢量光的方法 |
1.4.1 主动法 |
1.4.2 被动法 |
1.4.3 光纤生成法 |
1.5 本章小结 |
第二章 光纤模式理论及模式转化耦合器的制备 |
2.1 光纤模式理论 |
2.1.1 波动方程的求解 |
2.1.2 光波导的矢量解 |
2.1.3 光纤波导的分类和传导模 |
2.1.4 LP模式 |
2.2 耦合模理论 |
2.3 光纤模式转化耦合器的制备 |
2.4 本章小结 |
第三章 光纤激光器的可饱和吸收被动调Q理论 |
3.1 引言 |
3.2 光纤激光器的被动调Q理论 |
3.3 激光器的被动调Q速率方程 |
3.4 可饱和吸收效应 |
3.5 可饱和吸收特性的测量 |
3.5.1 Z扫描 |
3.5.2 P扫描 |
3.6 可饱和吸收体的制备 |
3.6.1 机械剥离法 |
3.6.2 液相剥离法 |
3.7 本章小结 |
第四章 基于双波长被动调Q柱矢量光光纤激光器的研究 |
4.1 引言 |
4.2 可饱和吸收体材料的制备 |
4.3 集成耦合器器件的制备 |
4.4 双波长被动调Q柱矢量光激光器研究 |
4.5 实验结果分析 |
4.6 小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
(6)基于全息阻抗表面的近场调控(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.1.1 课题背景 |
1.1.2 研究的目的和意义 |
1.2 国内外在该方向的研究现状及分析 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.2.3 国内外文献综述的简析 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 全息阻抗表面的设计理论 |
2.1 表面等离激元、表面波与漏波 |
2.1.1 表面等离激元 |
2.1.2 表面波和漏波 |
2.2 周期阻抗调制理论 |
2.2.1 Floquet理论 |
2.2.2 传统漏波天线理论 |
2.3 光学全息理论 |
2.4 全息阻抗表面的远场分析 |
2.4.1 远场全息理论 |
2.4.2 远场全息理论的漏波分析 |
2.5 全息阻抗表面的近场分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 全息阻抗表面的单元阻抗 |
3.1 标量单元阻抗 |
3.1.1 基于横向谐振法求解单元表面阻抗 |
3.1.2 本征模求解器求解表两单元表面阻抗 |
3.2 张量单元的表面阻抗 |
3.2.1 横向谐振法求解张量表面阻抗 |
3.2.2 本征模求解张量单元表面阻抗 |
3.3 本章小结 |
第4章 标量全息阻抗表面的近场特性研究 |
4.1 贝塞尔波束 |
4.2 一维标量近场聚焦 |
4.3 二维标量近场聚焦 |
4.4 二维标量双焦点聚焦 |
4.4.1 全息叠加法双焦点标量全息阻抗表面 |
4.4.2 空间复用双焦点标量全息阻抗表面 |
4.5 本章小结 |
第5章 张量全息阻抗表面的近场特性研究 |
5.1 单极化涡旋波束全息阻抗表面 |
5.2 圆极化涡旋波束全息阻抗表面 |
5.3 开缝圆形聚焦张量全息阻抗表面 |
5.4 “十”字形张量聚焦阻抗表面 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(7)人工表面等离激元色散调控及其在天线设计的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 人工表面等离激元的基本概念 |
1.3.2 人工表面等离激元色散调控的研究现状 |
1.4 论文研究工作和创新点 |
1.4.1 论文主要研究工作 |
1.4.2 论文结构安排 |
第二章 人工表面等离激元的色散特性及调控 |
2.1 人工表面等离激元的色散特性 |
2.1.1 电磁场的标量方程 |
2.1.2 平板折皱结构的色散方程 |
2.1.3 色散方程参量计算 |
2.1.4 平面型梳状线结构 |
2.2 人工表面等离激元的耦合激发 |
2.2.1 人工表面等离激元场分布特性 |
2.2.2 自由空间波激发 |
2.2.3 导行波激发 |
2.2.4 天线近场激发 |
2.3 人工表面等离激元的色散调控 |
2.3.1 色散调控基本理论 |
2.3.2 人工表面等离激元空间频率色散调控 |
2.3.3 人工表面等离激元色散曲线可重构特性分析 |
2.3.4 紧耦合人工表面等离激元色散调控 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于人工表面等离激元-准TEM混合模式的频扫天线 |
3.1 引言 |
3.2 基于SSPP-准TEM混合模的频扫天线设计理论 |
3.2.1 周期系统理论 |
3.2.2 一维周期结构漏波天线理论 |
3.3 基于SSPP-准TEM混合模的频扫天线设计 |
3.3.1 SSPP-准TEM混合模式分析 |
3.3.2 基于SSPP-准TEM混合模的频扫天线设计 |
3.3.3 仿真以及实验验证 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于人工表面等离激元色散调控的低RCS天线 |
4.1 引言 |
4.2 天线散射概述 |
4.2.1 雷达散射截面 |
4.2.2 天线散射基础理论 |
4.2.3 天线雷达隐身概念 |
4.3 基于人工表面等离激元色散调控的低RCS天线 |
4.3.1 低RCS天线设计机理 |
4.3.2 带外低RCS天线 |
4.3.3 带内(交叉极化)带外低RCS天线 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于人工表面等离激元色散调控的结构-功能一体化天线 |
5.1 引言 |
5.2 单极子馈电的结构-功能一体化天线设计 |
5.2.1 背景介绍 |
5.2.2 设计机理 |
5.2.3 仿真分析 |
5.2.4 实验验证 |
5.3 贴片型低RCS天线设计 |
5.3.1 结构设计 |
5.3.2 极化无关带外棱台贴片低RCS天线设计 |
5.3.3 交叉极化带内低RCS贴片天线设计 |
5.3.4 实验验证 |
5.4 双边带外低RCS天线设计 |
5.4.1 结构设计 |
5.4.2 仿真验证 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于紧耦合人工表面等离激元色散调控的天线 |
6.1 设计理论 |
6.1.1 人工表面等离激元奇/偶模辐射 |
6.1.2 短偶极子近场能量解耦 |
6.2 基于人工表面等离激元奇/偶模的共口径天线 |
6.2.1 引言 |
6.2.2 结构设计 |
6.2.3 仿真分析 |
6.2.4 实验验证 |
6.3 基于紧耦合SSPP色散调控的边射天线设计 |
6.3.1 结构设计 |
6.3.2 仿真分析 |
6.3.3 实验验证 |
6.4 基于电/磁耦合的双带天线设计 |
6.4.1 引言 |
6.4.2 结构设计 |
6.4.3 仿真分析 |
6.4.4 实验验证 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 研究总结 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)基于各向异性本构参数人工结构单元的光子/声子晶体传输特性研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 异向介质简介 |
1.2 光子晶体简介 |
1.3 拓扑光子晶体及其研究现状 |
1.3.1 拓扑物态与量子霍尔效应 |
1.3.2 拓扑光子晶体研究现状 |
1.3.3 二维光子拓扑绝缘体分类 |
1.4 光学及声学异常透射 |
1.5 论文的创新点与内容安排 |
第二章 光子晶体的分析方法 |
2.1 本征模方法 |
2.2 微扰理论与有效哈密顿量 |
2.3 多重散射理论(MULTIPLE SCATTERING THEORY) |
2.4 本章小结 |
第三章 基于双各向异性效应的光子拓扑绝缘体 |
3.1 平板波导光子晶体的电磁特性 |
3.2 拓扑波导的结构设计与能带仿真 |
3.3 能带拓扑性的理论验证 |
3.4 拓扑边界波及其传播特性 |
3.4.1 拓扑边界波的构成 |
3.4.2 拓扑边界波的自旋锁定传播 |
3.4.3 拓扑边界波的鲁棒性 |
3.5 基于SRRS的三维光子拓扑绝缘体 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于结构形变的二维拓扑光子晶体 |
4.1 蜂窝晶体结构设计及其能带 |
4.2 拓扑边界波及其传播特性 |
4.2.1 拓扑边界波的能带 |
4.2.2 拓扑边界波的传播特性 |
4.3 本章小结 |
第五章 基于各向异性密度结构的声子晶体异常透射 |
5.1 开槽圆柱及其对平面波的响应 |
5.2 声波异常透射的理论分析 |
5.3 声波异常透射的实验验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
附录 |
附录1 拓扑不变量及其计算方法 |
Chern number |
Z_2不变量 |
附录2 三维光子拓扑绝缘体的表面态与自旋陈数 |
附录3 等效介质方法分析各向异性介质柱的散射特性 |
参考文献 |
作者简历 |
(9)慢波基片集成波导理论及其小型化应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 基片集成波导小型化技术研究现状与发展趋势 |
1.2.1 基于分数模式的SIW小型化技术 |
1.2.2 基于多层基片的SIW小型化技术 |
1.2.3 基于缺陷地和超材料加载的SIW小型化技术 |
1.2.4 基于慢波效应的SIW小型化技术 |
1.3 本文的学术贡献与主要工作 |
1.4 本论文的结构安排 |
第二章 慢波基片集成波导设计方法与小型化理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 基片集成波导设计方法与二维传输线理论基础 |
2.2.1 基片集成波导结构与设计准则 |
2.2.2 各向异性平面基片的二维传输线等效 |
2.3 电容增强型慢波基片集成波导 |
2.3.1 基于金属化盲孔阵列加载的慢波SIW |
2.3.2 基于环-蘑菇状结构加载的慢波SIW |
2.4 电感增强型慢波基片集成波导 |
2.4.1 基于第一类微带多段线网络加载的慢波SIW |
2.4.2 基于各向异性人工材料的慢波SIW传输特性 |
2.5 本章小结 |
第三章 周期性加载慢波基片集成波导等效电磁参数提取算法 |
3.1 引言 |
3.2 算法描述 |
3.2.1 周期性加载基片集成波导单元的均匀媒质等效 |
3.2.2 基于各向异性磁导率的混合电磁参数提取算法 |
3.3 基于SIW的周期性加载单元提取实例与验证 |
3.3.1 电容减弱型快波SIW单元等效参数提取 |
3.3.2 电感增强型SW-SIW加载单元等效参数提取 |
3.3.3 电容增强型SW-SIW加载单元等效参数提取 |
3.4 等效电磁参数提取方法在SW-SIW消逝模滤波器设计中的应用 |
3.4.1 慢波SIW消逝模滤波器设计原理 |
3.4.2 基于金属化盲孔加载的SIW慢波消逝模滤波器 |
3.5 本章小结 |
第四章 非周期性加载慢波基片集成波导及其功率分配器件研究 |
4.1 引言 |
4.2 非周期性微带多段线加载慢波效应分析 |
4.2.1 非周期性加载单元等效电路模型 |
4.2.2 非周期性加载HMSIW带宽与场分布特性 |
4.2.3 基于非周期性加载的等效参数提取算法修正 |
4.3 慢波SIW的功率合成/分配器 |
4.3.1 散射参数矩阵与三端口功率合成/分配网络特性 |
4.3.2 威尔金森(Wilkinson)功率合成/分配器理论 |
4.3.3 非周期性微带多段线加载3-dB威尔金森功率合成/分配器 |
4.4 本章小结 |
第五章 多技术融合型基片集成波导慢波效应增强方法 |
5.1 引言 |
5.2 基于电感/电容共同增强的慢波基片集成波导 |
5.3 基于双层盲孔阵列加载的慢波基片集成波导 |
5.3.1 对跖双盲孔阵列加载的慢波基片集成波导 |
5.3.2 分布式脊状慢波基片集成波导 |
5.4 本章小结 |
第六章 结束语 |
6.1 本文主要研究工作及成果 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
(10)复杂介质粒子系对矢量有形波束的散射及结合力特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 有形波束的描述和展开 |
1.2.2 有形波束对粒子散射的国内外研究现状 |
1.2.3 光学结合力的国内外研究现状 |
1.3 论文结构安排及框架 |
1.4 论文的创新点 |
第二章 波函数及有形波束场描述 |
2.1 引言 |
2.2 标量波动方程的Davis解 |
2.2.1 标量波动方程的Davis基模解-圆/椭圆高斯波束 |
2.2.2 标量波动方程的Davis无衍射解—高阶贝塞尔波束 |
2.3 标量有形波束的平面波角谱展开 |
2.3.1 高斯波束的平面波角谱展开 |
2.3.2 高阶贝塞尔波束的平面波角谱展开 |
2.4 矢量有形波束的数学表述 |
2.5 矢量有形波束的特征量 |
2.6 本章小结 |
第三章 球形粒子散射解析理论基础 |
3.1 引言 |
3.2 波动方程 |
3.2.1 Maxwell方程与矢量波函数 |
3.2.2 球坐标系下的标量波动方程 |
3.3 球矢量波函数及其正交关系 |
3.4 球矢量波函数加法定理 |
3.4.1 球矢量波函数的平移加法定理 |
3.4.2 球矢量波函数的旋转加法定理 |
3.5 介质的本构关系 |
3.6 手征介质球内场 |
3.6.1 手征介质内场本征模 |
3.6.2 手征介质球内场的球矢量波函数展开 |
3.7 本章小结 |
第四章 椭圆及圆高斯波束对均匀各向同性球粒子系的散射特性及结合力 |
4.1 引言 |
4.2 椭圆及圆高斯波束的矢量球谐函数展开 |
4.2.1 离轴高斯波束的展开 |
4.2.2 斜入射高斯波束的展开 |
4.3 任意入射椭圆及圆高斯波束对聚集各向同性球的散射特性 |
4.3.1 每个球坐标系下的入射场、散射场和内场的展开 |
4.3.2 每个球坐标系下的总入射场 |
4.3.3 散射系数的求解 |
4.3.4 总散射场 |
4.3.5 任意入射圆高斯波束对聚集各向同性球的散射特性数值计算 |
4.3.6 任意入射椭圆高斯波束对聚集各向同性球散射特性数值计算 |
4.4 光学结合的基本理论 |
4.4.2 横向结合力推导 |
4.4.3 轴向结合力推导 |
4.5 离轴入射椭圆及圆高斯波束对各向同性双球的结合力对比 |
4.5.1 理论和代码的正确性验证 |
4.5.2 离轴入射椭圆/圆高斯波束对各向同性双球的结合力 |
4.6 本章小结 |
第五章 标量高阶贝塞尔波束对均匀各向同性球粒子系的散射特性及结合力 |
5.1 引言 |
5.2 标量高阶贝塞尔波束的展开 |
5.2.1 离轴标量高阶贝塞尔波束的展开 |
5.2.2 斜入射标量高阶贝塞尔波束的展开 |
5.3 标量高阶贝塞尔波束对聚集各向同性介质球的散射特性 |
5.3.1 各部分场的球矢量波函数展开 |
5.3.2 相干散射系数求解 |
5.3.3 总散射场数值计算和讨论 |
5.4 标量高阶贝塞尔波束对各向同性双球的结合力 |
5.4.1 标量高阶贝塞尔波束对各向同性双球结合力的理论推导 |
5.4.2 标量高阶贝塞尔波束对各向同性双球结合力的数值分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束对多层球的散射特性及结合力 |
6.1 引言 |
6.2 不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束描述 |
6.2.1 不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束角谱展开理论 |
6.2.2 不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束的球矢量波函数展开 |
6.2.3 不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束的强度特征 |
6.3 不同偏振态高阶贝塞尔波束对非均匀聚集多层球的散射 |
6.3.1 内场及散射场的球矢量波函数展开 |
6.3.2 相干散射系数求解 |
6.3.3 总散射场数值计算与讨论 |
6.4 离轴矢量高阶贝塞尔波束对非均匀多层介质双球的结合力 |
6.4.1 离轴矢量高阶贝塞尔波束对非均匀多层双球的结合力理论推导 |
6.4.2 离轴矢量高阶贝塞尔波束对非均匀多层双球结合力的数值分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束对手征双球散射特性及结合力 |
7.1 引言 |
7.2 不同偏振态矢量高阶贝塞尔波束对手征双球的散射特性 |
7.2.1 入射场、散射场及内场的球矢量波函数展开 |
7.2.2 散射场求解 |
7.2.3 矢量高阶贝塞尔波束对手征介质双球散射特性数值分析 |
7.3 离轴矢量高阶贝塞尔波束对手征介质双球的结合力 |
7.3.1 离轴矢量高阶贝塞尔波束对手征介质双球结合力的理论推导 |
7.3.2 离轴矢量高阶贝塞尔波束对手征介质双球结合力的数值分析 |
7.4 本章小结 |
第八章 总结和展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
四、平行板多层介质径向波导的本征模(论文参考文献)
- [1]模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究[D]. 杨婧翾. 北京邮电大学, 2021
- [2]少模光纤特性及其应用研究[D]. 冯立鹏. 北京邮电大学, 2021
- [3]时域无网格电磁计算方法研究[D]. 汪俊峰. 电子科技大学, 2020(03)
- [4]射电望远镜宽带高效率馈源的研究与应用[D]. 俞亚庆. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [5]基于少模光纤双波长被动调Q柱矢量光光纤激光器研究[D]. 王承鑫. 西北大学, 2020(02)
- [6]基于全息阻抗表面的近场调控[D]. 蒋哲. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]人工表面等离激元色散调控及其在天线设计的应用研究[D]. 韩亚娟. 西安电子科技大学, 2020
- [8]基于各向异性本构参数人工结构单元的光子/声子晶体传输特性研究[D]. 贺梦佳. 浙江大学, 2020(02)
- [9]慢波基片集成波导理论及其小型化应用研究[D]. 周瑜亮. 电子科技大学, 2020(07)
- [10]复杂介质粒子系对矢量有形波束的散射及结合力特性研究[D]. 白靖. 西安电子科技大学, 2019(07)