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《国防科学技术大学》 2006年
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无源电磁周期结构及其应用研究

高强  
【摘要】: 本文主要对无源电磁周期性结构的特性进行了数值仿真,并研究了在隐身材料和微波天线方面中的应用。 作为工作基础,首先建立了分析周期性结构的理论模型和数值仿真工具,研究对象为以微带基片为载体的周期性结构。利用Floquet定理,无限大周期结构可以简化为一个周期单元来计算。数值仿真方法采用周期格林函数与矩量法相结合,采用谱域导抗法得到微带结构的全三维并矢格林函数,并采用快速[Z]矩阵和[Y]矩阵插值技术来加速计算速度,遗传算法的引入可以优化周期性结构达到要求的指标。 利用所建立的仿真工具,对两种无源周期型结构进行了计算,包括频率选择表面的谐振特性和光子晶体的带隙特性。各部分的主要研究内容为: (1)频率选择表面的周期单元考虑了各种几何结构,包括方形贴片、方形孔径、Eruselum振子、方形环、圆环、单分裂环、双环等,同时也考察了单元尺寸、微带介质和布阵方式等不同参数对谐振特性的影响,提出了一些新型的频率选择表面——紧凑的、加载的和分形频率选择表面。另外还研究了频率选择表面的级联和优化,以满足工程设计需求。 (2)对光子晶体的带隙特性进行了研究,其中包括—维光子晶体、光子晶体传输系统和多维光子晶体等。其中重点研究了以高阻电磁表面结构为代表的光子晶体的电磁特性,给出了高阻电磁表面的等效媒质模型,并利用该模型比较深入地探讨了高阻电磁表面的表面波带隙形成机理。 对周期性结构在隐身材料中的应用进行了初步研究。利用周期性结构的同相反射特性作为人工磁导体,代替传统的电损耗Salisbury屏的间隔层,降低了整体厚度,同时又保持电损耗的稳定性能,为吸波材料的发展提供了一个崭新的方向。 研究了光子晶体在微波天线以及天线阵列中的应用。分别研究了高阻表面在微带天线和波导缝隙天线中的应用、光子晶体覆层在微带天线中的应用和人工磁导体在口径耦合微带天线中的应用,并在研究单元的基础上,还研究了高阻表面在波导缝隙天线阵列中的应用,包括16元单脊波导天线阵和4元非对称单脊波导天线阵。研究表明,光子晶体的引入可以有效地改善天线和天线阵列的特性,主要体现在可以提高天线主瓣增益、降低后向和侧向辐射电平上以及减小天线单元和天线阵列间的耦合。最后利用光子晶体的频率带隙抑制相控阵天线单元的互耦,改善了相控阵天线的宽角阻抗匹配,消除了相控阵天线的扫描盲点问题,从而改善天线的扫描特性。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN011

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陈曦;双带电磁带隙结构及多层媒质传播网络理论[D];西安电子科技大学;2011年
2 郑书峰;频率选择表面的小型化设计与优化技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
3 江俊波;基于周期性结构的天线技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
4 徐欣欣;频率选择表面吸波特性的直接图解法分析与优化设计[D];华中科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 何建国,陆仲良,刘克成;超宽带雷达反隐身机理综述[J];国防科技大学学报;1997年01期
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3 赵尚弘,杨晓铁,谢小平;超宽带冲击雷达与反隐形技术[J];空军工程大学学报(自然科学版);2000年02期
4 凌峰,方大纲;用谱域导抗法推导平面分层介质格林函数的一般表达式[J];微波学报;1996年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 付云起;微波光子晶体及其应用研究[D];国防科学技术大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈永东;鄢扬;;波在密度周期变化等离子体圆波导中的传播特性[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年03期
2 钱小虎 ,董天临;细螺旋天线的近场分析[J];安全与电磁兼容;2004年06期
3 易明芳;;光子晶体的理论与实验研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年03期
4 赵策洲;全硅集成光学──理论与工艺(V)(续四) 第五讲 介质波导耦合模理论及硅耦合器[J];半导体光电;1995年01期
5 刘启能;;一维光子晶体的偏振特性[J];半导体光电;2006年06期
6 方云团;潘小霞;;一维光子晶体缺陷模局域场强的分布特征[J];半导体光电;2007年06期
7 于志明;周静;;窄带缺陷模在入射角缓慢变化中的变化规律[J];半导体光电;2008年06期
8 于志明;何兴道;;多腔薄膜梳状滤波器的偏振特性研究[J];半导体光电;2009年04期
9 李文胜;付艳华;张琴;是度芳;;准分形结构光子晶体的滤波特性[J];半导体光电;2010年05期
10 于志明;王勇;;单腔薄膜梳状滤波器的特性研究[J];半导体光电;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑家骏;梁昌洪;;新型传输型慢波谐振腔[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
2 敬文涛;;电磁脉冲效应试验数据获取、处理方法研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
3 臧杰锋;刘庆想;;径向三腔渡越时间振荡器高频特性分析[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
4 刘思力;潘伟;毛宁;;光导开关在超宽带雷达中的应用[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
5 毕兴忠;俞集辉;;混合计算方法在机箱开口辐射远场中的应用[A];第十届全国电工数学学术年会论文集[C];2005年
6 杨晨;林伟华;南凡;黄行康;;基于Labview光强探测型表面等离激元共振液体折射率测量平台[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集(下册)[C];2010年
7 张青;宗鹏;;基于RWG分析考虑互耦的贴片天线阵列的方向性[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
8 杨秀丽;李铭祥;葛建民;韩建国;;一种新型双极化天线的设计[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
9 张文俊;刘峥;叶明;;用多层介质圆波导结构测量介电常数[A];1993年全国微波会议论文集(下册)[C];1993年
10 宫玉彬;覃志东;王文祥;;一种新型同轴慢波系统的理论[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范木杰;时域多分辨分析在非对称共面波导研究中的应用[D];大连海事大学;2010年
2 刘鹏;高效率泵浦耦合及光纤激光器关键技术研究[D];北京交通大学;2011年
3 陈蓓冉;同轴型准光腔短毫米波辐射源的研究[D];电子科技大学;2010年
4 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
5 杨林颖;铁氧体非互易器件新结构及其特性研究[D];电子科技大学;2011年
6 李华;微带反射阵列天线的研究[D];电子科技大学;2011年
7 邹焕;片上共面波导关键技术及其应用研究[D];电子科技大学;2011年
8 刘旭光;异形截面碳化硅纤维制备及其吸波性能[D];国防科学技术大学;2010年
9 肖科;体面结合积分方程及快速算法在复杂电磁问题中的分析与应用[D];国防科学技术大学;2011年
10 王胜;动态目标雷达回波实时模拟技术及应用[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩鹏;平面阵列天线降低背瓣技术研究[D];电子科技大学;2010年
2 郭宏政;CaTiO_3-NdAlO_3微波介质陶瓷的制备与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
3 吴兴;基于嵌入式系统的说话人识别[D];西安电子科技大学;2009年
4 张骅;抑制电磁干扰的电磁带隙结构研究[D];西安电子科技大学;2011年
5 陈家永;基于NURBS建模的抛物面天线波束赋形[D];西安电子科技大学;2011年
6 陈浩;用于通信车电磁兼容分析的载体建模技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 董馗;S波段和Ku波段机载天线研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 刘强;新型SiC光导开关特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 吴兴旺;平面PV-PBG结构的研究及其在微带天线中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
10 朱沛;基于EBG的低剖面圆极化天线及双频天线设计[D];西安电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕明云;王焕青;武哲;;工艺参数对频率选择表面传输特性试验研究[J];北京航空航天大学学报;2006年06期
2 朱立群;古璟;;薄型多层雷达吸波材料结构设计与发展[J];表面技术;2007年03期
3 卢俊,倪牟翠,孙连春;红外与微波波段的周期电磁带隙结构[J];长春理工大学学报;2003年02期
4 黄爱萍,冯则坤,聂建华,何华辉;干涉型多层吸波材料研究[J];材料导报;2003年04期
5 刘海韬;程海峰;楚增勇;曹义;;频率选择表面(FSS)在雷达吸波材料中的应用及最新进展[J];材料导报;2005年09期
6 陶宇;陶志萍;;雷达隐身技术的研究现状及其展望[J];材料导报;2011年11期
7 高强;闫敦豹;袁乃昌;付云起;;加载频率选择表面的特性研究[J];电波科学学报;2006年03期
8 符道临;章文勋;顾莹莹;葛志晨;;两种改进的Fabry-Perot谐振器印刷天线[J];电波科学学报;2008年02期
9 杨卓;薛正辉;李伟明;;平面波展开结合矩量法分析频率选择表面[J];电波科学学报;2009年02期
10 陈曦;梁昌洪;苏子剑;梁乐;;一种新型的双带电磁带隙结构[J];电波科学学报;2009年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘荧;辅助场时域有限差分法及其在平面周期性结构电磁特性分析中的应用[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
2 李龙;广义电磁谐振与EBG电磁局域谐振研究及应用[D];西安电子科技大学;2005年
3 肖飞;计算电磁学中时域有限差分方法的研究[D];电子科技大学;2005年
4 张金平;超宽带天线及其阵列研究[D];中国科学技术大学;2007年
5 闫敦豹;人工磁导体结构及其应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 林宝勤;微波光子晶体电磁特性研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 张国华;谐振型微波光子晶体电磁特性研究及其在天线中的应用[D];国防科学技术大学;2005年
8 刘松华;异向介质与基于EBG的相控阵天线研究[D];西安电子科技大学;2008年
9 梁乐;紧致型电磁带隙结构和双负媒质结构研究[D];西安电子科技大学;2008年
10 方维海;左手介质周期结构散射特性的研究[D];中国科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 沙莎;蝶形单元电磁带隙结构研究[D];江苏科技大学;2011年
2 张耀锋;频率选择表面分析与优化设计[D];西北工业大学;2003年
3 李源;基于FDTD方法的频率选择表面特性分析[D];西北工业大学;2004年
4 李绪平;频率选择表面及分形结构在其中的应用[D];西安电子科技大学;2006年
5 崔尧;基于带通雷达罩应用的FSS分析和仿真[D];西北工业大学;2006年
6 薛元松;应用于平面FSS的有限元边界积分法[D];西北工业大学;2007年
7 杨悦;频率选择表面吸波复合材料和结构的有限元分析及设计[D];北京交通大学;2007年
8 冯海森;基于时域有限差分法的频率选择表面研究[D];大连理工大学;2009年
9 路平;采用矩量法分析频率选择表面的电磁散射特性[D];大连理工大学;2009年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王秀芝;小型化频率选择表面研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 刘颖;基于组合单元的频率选择表面设计[D];华中师范大学;2013年
2 范小龙;基于MEMS开关的有源可重构频率选择表面的研究与设计[D];南京理工大学;2014年
3 张悦;基于频率选择表面的高灵敏太赫兹传感器的仿真与设计[D];长春理工大学;2014年
4 季灵;平面周期结构在天线设计中的应用[D];中国科学技术大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 方大纲;分层介质中并矢格林函数的一般表示形式[J];南京理工大学学报(自然科学版);1984年01期
2 凌峰,方大纲;用谱域导抗法推导平面分层介质格林函数的一般表达式[J];微波学报;1996年02期
3 王辉,李永平;用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构[J];物理学报;2001年11期
4 阮成礼;林为干;;电磁导弹与反隐身技术[J];现代雷达;1992年03期
5 何建国,陆仲良,栗毅;涂复目标的超宽带雷达特性的实验研究[J];宇航学报;1993年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周正宇;戴宏图;;具有周期性结构共轭分子轨道的差分方程法[J];贵州工业大学学报(自然科学版);1985年03期
2 曾玉;张洪涛;;光子晶体及其研究[J];江西蓝天学院学报;2008年S1期
3 马保科;朱成林;袁卫;;基于L-C元件的左手材料特性研究[J];渭南师范学院学报;2008年02期
4 李普年;李智华;范敬钦;;入射角对飞秒激光诱导金属表面周期性结构的影响[J];光学学报;2009年07期
5 黄飞;何锃;;椭圆柱体二维液态声子晶体声波禁带的研究[J];动力学与控制学报;2005年04期
6 胡古今;洪学鹍;陈静;褚君浩;戴宁;;高反射率周期性铁电多层膜形成机理研究[J];红外与毫米波学报;2007年02期
7 吴俊芳;孙明昭;张淳民;;左手材料的响应频段和单元尺寸关系的研究[J];物理学报;2009年06期
8 王永华;;左右手介质组成的周期性平板结构的传输特性研究[J];科技信息;2009年22期
9 韩全生,刘弘度;周期性结构和分市反馈激光器[J];物理;1982年09期
10 黄姗;方哲宇;林峰;朱星;;银膜表面周期性条纹导致的沟槽等离激元增强效应[J];电子显微学报;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 鲍峻松;钱祖平;伍瑞新;吴保中;曹宜森;;基于Metamaterials的谐振型电磁波吸收材料[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
2 徐琰;张谟杰;;一种新型的低剖面阿基米德螺旋天线[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第三册)[C];2006年
3 刘菊华;李元新;龙云亮;;全向扫描的周期性半宽度微带漏波天线设计[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
4 涂小牛;郑燕青;陈辉;孔海宽;忻隽;曾一明;施尔畏;;掺镁近计量比铌酸锂晶体的生长及表征[A];第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2009年
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6 林海立;毛军发;;X波段PBG微带结构谐振器[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
7 邢誉峰;田金梅;;编织复合材料结构固有特性分析的特征单元[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
8 刘荧;毛钧杰;;时域有限差分法分析二维周期阵电磁特性[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];1999年
9 李方明;杨华清;高超;胡常伟;;Pt/Al_2O_3模型催化剂上乙烷脱氢机理的理论研究[A];中国化学会第27届学术年会第11分会场摘要集[C];2010年
10 刘威;钟伟;都有为;;高分子微球模板法制备磁性金属纳米点阵列的研究[A];第三届散裂中子源多学科应用研讨会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 本报评论员;共克时艰保增长[N];莱芜日报;2009年
2 朱剑红;用改革增强发展的动力与活力[N];人民日报;2009年
3 李洪京;7102厂 技能复合型人员培养试点工作结束[N];中国航天报;2010年
4 本报记者 周海霞;重点企业工业总产值同比增八成[N];巴音郭楞日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘荧;辅助场时域有限差分法及其在平面周期性结构电磁特性分析中的应用[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
2 陈源;基于声子晶体的周期结构带隙机理及应用研究[D];华中科技大学;2006年
3 黄飞;周期性结构声学特性及其算法研究[D];华中科技大学;2007年
4 付勇;纳米尺度周期性金属结构异常光传输现象的FDTD数值分析[D];山东大学;2008年
5 江俊波;基于周期性结构的天线技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
6 阮智超;周期性结构中负折射和人造等离子体的研究[D];浙江大学;2007年
7 安涛;TiN/SiN_x纳米多层膜的制备、表征及其断裂行为研究[D];吉林大学;2008年
8 朱绮彪;透射光束的Goos-H(?)nchen效应及其机制[D];上海大学;2009年
9 白晓明;沉积条件对Ti/TiN,CrN/SiN_x纳米多层膜微观结构、界面结构和硬度的影响及其热稳定性[D];吉林大学;2006年
10 胡晓;亚波长结构金属薄膜中光的异常传输现象及应用[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏运佳;基于侧面嵌入空气柱周期性结构薄板的隔声降噪研究[D];湖南大学;2013年
2 贾会亮;频域有限元区域分解法的研究[D];南京理工大学;2009年
3 易明芳;光子晶体及其在微波滤波器件中的应用研究[D];合肥工业大学;2006年
4 刘宜伟;Fe/Ge纳米多层膜的结构、磁性质和输运特性[D];天津大学;2007年
5 贾高锋;二维周期性结构带隙计算的有限元法[D];北京交通大学;2009年
6 郭振强;基于酞菁铜的、具有Alq_3:CuPc/DCM周期性结构的有机近红外电致发光二极管[D];吉林大学;2008年
7 肖国华;微分求积方法在厚板振动分析中的应用[D];北京交通大学;2011年
8 柳天宇;一维压电声子晶体热输运性质的理论研究[D];天津大学;2008年
9 李彦;金属EBG结构与波导模式分析[D];东南大学;2006年
10 范知元;周期性纳米结构金属薄膜中光的传输特性的研究[D];上海交通大学;2008年
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