摘要：本文基于多极展开理论,探究了高介电常数任意截面形状的二维散射体的定向辐射特性,并提出同时实现零前向和零后向散射的反常定向辐射(横向散射)的多极子耦合机制:零阶共振模态与二阶共振模态的振幅满足2倍关系且相位相反。根据上述理论,基于Si纳米条状结构,对于s和p偏振光,在可见光和近红外波段均观察到了理想的反常定向辐射分布。进一步,基于该现象的远近场分布特点,将上述单元设计成一维亚波长周期的超表面结构。以SiO_(2)为基底,实现了全透射零相位传输特性,在SiO_(2)基底上增加一层金属Al,超表面则具有高吸收性能。本文所提出的定向辐射调控方法在高效率能量收集、辐射制冷、定向热发射器等的设计方面均具有潜在的应用价值。

摘要：针对低剖面定向圆极化天线结构复杂、带宽较窄等问题,设计了一款基于类同轴波导的紧凑型宽带定向圆极化天线。该天线于波导上表面印制螺旋缝隙,波导内端口处使用同轴接口馈电。天线端口反射系数性能可通过合理地调节波导内外导体尺寸进行优化,避免了馈电网络的使用,天线结构得到简化。另外,天线无需借助反射地板可直接实现定向辐射性能,使剖面尺寸降低至0.1λ(λ为自由空间中最低频点波长),并由于同轴波导的宽带通性实现57%(2.7~4.85 GHz)的有效带宽。运用介质集成波导技术制作该结构天线,并进行仿真和测试,两者结果吻合良好,证明此种设计方法的有效性。与其他定向圆极化天线相比,该天线整体结构紧凑、设计简单、避免了复杂的馈电网络,且具有较宽的有效带宽。

摘要：基于转移矩阵法分析了Tamm结构中的电磁场分布与共振模式,提出了小孔-Tamm复合结构来增强荧光信号及控制辐射方向。用时域有限差分法(FDTD)模拟了偶极子与该小孔-Tamm复合结构相互作用的耦合辐射场的远场辐射,证明了该结构能够实现荧光的垂直出射,且与传统的Tamm结构相比,其荧光强度有三个数量级的提高;系统地分析比较了荧光发射波长、偶极子位置及小孔尺寸、形状对荧光辐射角度和强度的影响。模拟结果对具有荧光增强定向辐射功能的光学芯片设计有指导作用。

摘要：设计一种应用于超高频射频识别(UHF RFID)阅读器的小型化定向性环形天线.天线由分别印制于两层介质板上的辐射贴片和接地面组成,辐射贴片为弯折的环形结构,两个矩形寄生单元放在环形内部通过探针短接到地,接地板内部开一圆环形槽.天线总体尺寸为0.275λg×0.275λg×0.05λg(λg为中心频率915 MHz对应的波长).实测结果表明,S 11≤-10 dB的阻抗带宽为10.2%(890~986 MHz),增益为4.4 dBi.该天线在接地面仅略大于辐射贴片情况下实现了较好的定向性,结构简单,尺寸小,适合应用于特定环境RFID系统中.

摘要：分析了现有轴承故障信号传输方式存在的问题及定向辐射技术的优势。基于定向辐射的风机轴承监测设备,结合形态、材料,表面粗糙度三方面,设计了一款新型桥型反射板。仿真结果表明,该反射板具有良好的增益性能,有效地增强了无线信号传输强度,对风机轴承故障监测信号的传输具有一定的应用参考价值。

摘要：构建了基于正方点阵光子晶体的新型三角形结构定向辐射器。该研究利用正方点阵光子晶体阵列实现了对点源能量的自准直传输,通过简单的三角形结构获得两束自准直波束,传输过程中波束相互干涉,获得长距离单方向辐射。通过对能量辐射效果以及归一化能流密度分析,该定向辐射器具有较高的定向辐射效能。

摘要：提出了一种可用于随钻声波测井的非对称的圆弧片状声源,旨在发展一种能够在钻井过程中精确确定反射体位置的三维反射声波远探测方法。研究了在复杂的井孔条件(钻铤偏心、各向异性和不规则井孔形状)下,该声源向地层中辐射的声场的特征,进一步分析了不同井况条件对三维随钻远探测声波测井的影响。数值模拟结果表明,在圆形井孔、钻铤居中条件下,无论快速地层还是慢速地层,圆弧片状声源均能够向地层中定向辐射声波信号,其辐射指向性图主瓣3 dB角宽窄,旁瓣级低,方位分辨率较高,适用于随钻三维反射成像测井;井壁粗糙程度、地层各向异性等因素对声场特征影响不大,说明该方法适用于粗糙井壁和各向异性地层情况;钻铤偏心和井壁一侧的破坏对辐射声场的影响较大。对本文的模型而言,在破坏深度小于3 cm或者偏心距离小于2 cm时,声场仍有较好的方位特征,该方法仍然适用。而当破坏深度大于6 cm,声场指向性图出现多个幅值较大的角瓣,可能无法利用其确定反射体的方位。本文的研究结果为三维随钻反射声波仪的设计和研发提供了必备的理论基础。

摘要：设计了一款尺寸为70 mm×30 mm×30 mm的加载三圆式引向器宽带定向天线。该天线采用三维偶极子结构并加载三圆式引向器来改善天线在整个频段内的辐射特性,以满足微波探测脑出血穿透力的需求。天线在S_(11)<-10 dB的工作频带为1.1~3.57 GHz,相对带宽为104.3%,最大增益达到7.24 dBi,相对于未加载引向器的情况,频带内增益最大提高了3 dB。对该天线进行加工测试,实测结果与仿真结果吻合良好。将该天线导入Sim4Life中并进行脑出血仿真研究,结果表明,加载引向器的天线能获得大脑内部更强的散射信号,可应用于脑出血探测等领域。

摘要：为了实现高效辐射性能,本文对一种串联馈电式超宽带天线阵列进行研究设计。该阵列天线以0.02 mm厚的柔性聚酰亚胺为衬底材料,由3个超宽带单元天线和1个金属反射板构成。天线单元含有缝隙结构,通过串联方式进行连接,并采用共面波导馈电获得超宽带特性,天线下方放置金属反射板,以获得定向辐射特性。同时,采用电磁仿真软件高频结构仿真器(high frequency structure simulator,HFSS)对所设计的天线阵列进行建模仿真和设计分析。仿真结果表明,天线阵列的仿真带宽为3.02~12.05 GHz,测试带宽为2.92~12.35 GHz,覆盖超宽带3.1~10.6 GHz频段。天线在工作频段内保持良好的方向性,在8.5 GHz时,获得最大测试增益为8.6 dB,仿真增益为10.8 dB,说明天线带宽与方向图增益等性能均与仿真结果相吻合。本文设计的天线面积为121 mm×55 mm,天线与放射板间距为23 mm,具有高增益、尺寸小、质量轻等性能,适用于小型超宽带终端设备。该研究为柔性超宽带频段的阵列设计提供了理论基础。

摘要：分析水下等离子体声源的反射聚束特性,对研究和应用水下定向辐射技术具有重要的指导意义。对不同曲面障板的反射规律做了分析,利用Euler方程建立了水下等离子体声源的聚束声场分布模型,利用迎风型WENO格式对方程进行求解,仿真计算了两种曲面障板的聚束过程和声场分布特性,并设计相关实验对仿真结果进行了验证。研究结果表明,仿真结果与实验测量结果基本吻合,得到的声场云图较为直观地反映了声源的反射聚束特性,证明了仿真模型的有效性,为进一步研究水下定向辐射技术、提高声源级奠定了基础。