科技成果

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成果名称: 基于分形几何的复合左右手传输线研究

成果登记号: 9612017J0131

第一完成单位: 空军工程大学

联 系 人: 王凯

成果类型: 基础理论

成果体现形式 : 论文

技术领域: 新能源与高效节能

应用行业: 科学研究和技术服务业

成果简介:

    本项目深入分析了基于分形几何的复合左右手传输线(CRLH TL)理论和设计方法,探索了新型传输线的等效电路理论和工作机制,研究了其在微波器件和天线中的应用。(1)基于集总元件的一维分形CRLH TL设计及应用研究。提出了非谐振式一维分形CRLH TL的一般设计方法与准则,基于此对小型化、双频和宽频一维集总分形传输线展开了应用研究;提出了CRLH TL/CRLH TL的双CRLH TL宽带理论和频带展宽方法,基于该方法设计了小型化宽带巴伦。(2)基于分布谐振式一维分形CRLH TL设计及应用研究。建立了基于谐振式CRLH TL的电路参数提取方法;研究了分形迭代次数和迭代因子对电磁特性的影响;对基于逆开环谐振器和逆开口谐振单环的谐振式一维CRLH TL的小型化、双频、多频特性展开了应用研究;提出并建立了双并联支路等效电路的概念和理论,突破了传统CRLH TL的固有单并联支路模式,研究了几种实现结构并分别探索了其应用。(3)基于分布非谐振式一维分形CRLH TL设计及应用研究。提出了分布非谐振式一维分形CRLH TL的设计思想及等效电路和电路参数提取方法。对其应用展开了研究;结合基片集成波导技术分别提出了新型一维分形CRLH TL和一维对偶CRLH TL结构,对其应用展开了研究。(4)基于分形几何的一维单负CRLH TL及其应用研究。研究了基于传输线的互补电谐振器和互补磁谐振器的负磁导率和负介电常数效应。提取了相关等效电路,拓展了电谐振器和磁谐振器的应用范围,深入分析了传输线电谐振器和磁谐振器的工作机理。(5)基于分形几何的二维、三维传输线设计及其应用。研究了基于Koch岛分形结构的二维蘑菇双层CRLH TL,分析了其抑制高次模式的工作机理,提出了将分形蘑菇CRLH TL用于设计高极化纯度天线的思想。探索了基于Sierpinski分形的二维空间电磁耦合传输线,提出了谐振状态下的等效电路并采用传输线理论进行了分析。研究了其在三波段极化不敏感宽角传输线完美吸波器的应用。提出了紧凑型三维人工传输线单元结构的优化设计方法,实现了一种分形三维传输线结构并提出了其等效电路,推导了材料参数设计的计算公式,基于此设计并制作了自由空间激励的三维透镜,该透镜极大地提高了分辨率,实现了完美成像。(6)新型超结构单元设计及应用研究。提出了新型超结构单元,分析了其电磁特性,并研究了该超结构单元在微波工程中的应用,设计了新型的谐波抑制微带天线、小型单平面双工器、高性能低通滤波器、小型分支线耦合器及双通带滤波器。

    在基金的资助下,发表SCI论文50篇,EI论文10篇,中文核心10篇,授权和受理国家发明专利4项,1篇博士论文被评为全国优秀博士学位论文提名奖,2篇博士论文被评为全军优秀博士学位论文,4篇硕士论文被评为全军优秀硕士学位论文。