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基于介质与铁氧体的通阻捷变磁可调频率选择表面设计研究

韩鹏 王军 王甲富 马华 邵腾强 陈红雅 张介秋 屈绍波

基于介质与铁氧体的通阻捷变磁可调频率选择表面设计研究

韩鹏, 王军, 王甲富, 马华, 邵腾强, 陈红雅, 张介秋, 屈绍波
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  • 提出了利用介质陶瓷和铁氧体材料构建可调型带通频率选择表面的设计思路.在C波段波导模式下通过仿真设计出高介电常数方形柱状结构,优化后使其产生宽频的负介电常数,基于等效媒质理论对该结构通阻特性进行分析研究,其传输禁带的产生途径在于介质中产生了具有类Drude谐振形式的电单极子.在相同的仿真环境下对铁氧体结构进行设计优化,调节外加偏置磁场,使铁磁谐振在相应的频点发生,产生负磁导率.利用负介电常数与负磁导率的双负特性规律,将两种结构进行组合,协同优化,使电磁谐振相互耦合,实现通带特性.C波段波导模式下的分析表明,两种结构在同一个频点电磁谐振耦合,可以实现双负通带的传输效果.在由于铁氧体的磁可调特性,通过改变外加偏置磁场,该通带可以在68 GHz范围内可调.对电磁场矢量分布状况和等效参数提取结果进行了数值分析研究,确定了电磁耦合的性质和形成机理,充分验证了这种方法的可行性.对该结构材料样品进行加工,并测试验证,最终实验结果与仿真结果基本一致,实现了双负通带的可调.该方法拓展了频率选择表面的设计思路,可用于设计多通带、可调谐频率选择表面.
      通信作者: 王军, wangjun563@163.com;wangjiafu1981@126.com ; 王甲富, wangjun563@163.com;wangjiafu1981@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274389,61471388,11504428)、全国优秀博士学位论文作者专项基金(批准号:201242)和陕西省自然科学基金面上项目(批准号:2015JM6300,2016JM6026)资助的课题.
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    Wu T K, Lee S W 1994 IEEE. Trans. Antenn. Propag. 42 1484

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    Jiang S, Wang X M, Li J Y, Zhang Y, Zheng T, Lú J W 2016 Chin. Phys. B 25 037701

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    Bi K, Guo Y S, Zhou J, Dong G Y, Zhao H J, Zhao Q, Xiao Z Q, Liu X M, Lan C W 2014 Scientific Reports 4 4139

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-23
  • 修回日期:  2016-07-08
  • 刊出日期:  2016-10-05

基于介质与铁氧体的通阻捷变磁可调频率选择表面设计研究

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11274389,61471388,11504428)、全国优秀博士学位论文作者专项基金(批准号:201242)和陕西省自然科学基金面上项目(批准号:2015JM6300,2016JM6026)资助的课题.

摘要: 提出了利用介质陶瓷和铁氧体材料构建可调型带通频率选择表面的设计思路.在C波段波导模式下通过仿真设计出高介电常数方形柱状结构,优化后使其产生宽频的负介电常数,基于等效媒质理论对该结构通阻特性进行分析研究,其传输禁带的产生途径在于介质中产生了具有类Drude谐振形式的电单极子.在相同的仿真环境下对铁氧体结构进行设计优化,调节外加偏置磁场,使铁磁谐振在相应的频点发生,产生负磁导率.利用负介电常数与负磁导率的双负特性规律,将两种结构进行组合,协同优化,使电磁谐振相互耦合,实现通带特性.C波段波导模式下的分析表明,两种结构在同一个频点电磁谐振耦合,可以实现双负通带的传输效果.在由于铁氧体的磁可调特性,通过改变外加偏置磁场,该通带可以在68 GHz范围内可调.对电磁场矢量分布状况和等效参数提取结果进行了数值分析研究,确定了电磁耦合的性质和形成机理,充分验证了这种方法的可行性.对该结构材料样品进行加工,并测试验证,最终实验结果与仿真结果基本一致,实现了双负通带的可调.该方法拓展了频率选择表面的设计思路,可用于设计多通带、可调谐频率选择表面.

English Abstract

参考文献 (17)

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