摘要：针对MCR-WPT系统的传输效率受距离约束程度高等问题,本文分析讨论了磁负超材料介质板对MCR-WPT系统传输效率的影响,推导并验证了磁负超材料介质板对消逝波传输的增强作用。利用HFSS构造了一种工作在ISM频段的MCR-WPT系统,并设计了一种适合该MCR-WPT系统的低频平面螺旋型磁负超材料介质板。当系统工作频率大于25MHz时,该低频磁负超材料介质板表现出磁负特性。通过将所设计的不同周期排列的磁负超材料介质板放置在MCR-WPT系统的不同位置,研究了不同条件下螺旋型磁负超材料介质板对系统传输效率影响。仿真和实验结果表明:在MCR-WPT系统发射端插入小尺寸磁负超材料介质板、接收端插入中等尺寸磁负超材料介质板时,系统传输效率能够得到有效提高;在传输距离不变的前提下,加入磁负超材料介质板后MCR-WPT系统的传输效率至少提高20%,其中实验平台中系统传输效率提高了近30%。

摘要：针对心脏起搏器无线供能系统传输效率低、抗偏移能力差的问题,该文提出一种基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统。首先,根据磁负超材料的谐振原理、品质因数理论,设计了两种谐振频率的磁负超材料(MNG)基元;其次,通过分析无线供能系统漏磁情况以及基元负磁导率和磁损耗之间的关系,构成具有两种负磁导率的混合MNG阵列;最后,使用有限元分析软件计算人体各组织电场强度峰值与比吸收率峰值,验证了系统的安全性。实验结果表明,两线圈间距16~28 mm情况下,加入混合MNG阵列的无线供能系统输出功率从0.19~0.81 W增加到1.02~1.67 W,传输效率从8.53%~43.15%提升到40.78%~57.32%;接收线圈发生水平偏移情况下可以维持最低0.86 W的输出功率和32.81%的传输效率,30 min充电测试下系统最大温升为3.49℃,符合人体安全标准。

摘要：提出一种新型磁负超材料单元,通过采用HFSS,Matlab等软件对其电磁特性进行了详细分析和讨论,结果表明其具有较好的磁负特性。根据该磁负超材料在磁负频段谐振产生传输阻带这一特性,设计了一款工作在3 GHz的同轴馈电二单元微带天线阵。通过在天线阵单元间加载该磁负超材料单元阵列,使天线阵列间互耦有效降低了12.1 d B。天线单元间距仅为λ/10(λ为天线在自由空间工作波长),且天线阵列的远场辐射性能有所提高。因此,所设计的磁负超材料单元在设计紧凑型高性能天线阵列方面具有广阔应用前景。

摘要：为了降低多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)天线不同单元之间的耦合,设计出一种螺旋状磁负超材料单元。通过MATLAB软件提取该超材料单元的本征参数,验证了其磁负特性。然后根据所设计超材料单元在磁负频段产生阻带这一特性,设计一个中心频率为3 GHz的二单元MIMO天线。通过将超材料加载于MIMO天线的两个辐射贴片之间,使中心频率处的天线单元互耦有效缩减至-37.8 dB,且整个工作频段范围内的耦合系数S21均在-28 dB以下。另外,超材料的加载并没有破坏天线的阻抗匹配特性及远场辐射特性,且天线单元间距仅为5.2 mm。因此,所设计的磁负超材料单元可用于设计紧凑型MIMO天线。

摘要：提出一种新的基于人工材料的多输入多输出天线(multiple input multiple output,MIMO)降耦方法,设计出一种蜻蜓状磁负超材料单元,通过在两天线之间放置蜻蜓状超材料来使天线之间互耦缩减。与未加载超材料结构的MIMO天线相比,中心频率处的天线单元耦合系数从-12.4 d B有效缩减至-33.1 dB,整个工作频段范围内的耦合系数均在-20.7 dB以下。

摘要：针对无线电引信天线提高增益的同时难以保留较大探测角的问题,提出了无线电引信圆形微带天线辐射性能改善方法。该方法设计了可组成环形的新型磁负超材料结构单元,并蚀刻在圆形微带天线主辐射边两侧以提升天线辐射性能。仿真结果表明,加载超材料单元后天线增益提升了0.911 dB,天线E面半功率波束宽度增加了3°,天线H面半功率波束宽度减少了12°,并发现辐射的后向波电平大幅度降低,较好地满足无线电引信对天线的要求。