基于人工表面等离激元的水平极化全向天线
发布时间：2021-11-16 17:22
人工表面等离激元是一种存在于亚波长周期性金属结构表面的电磁波,根据不同的传输特性可以分为人工局域表面等离激元和人工表面等离极化激元。通过在金属表面雕刻周期性凹槽或者孔列能将表面等离激元的工作频段从远红外和光波段扩展至微波、太赫兹频段,并且通过改变凹槽、孔列的物理参数即可对谐振频率进行调控。本论文将基于人工局域表面等离激元的亚波长金属螺旋开槽结构与基于人工表面等离极化激元的慢波传输线相结合,设计了一款可用于高集成、小型化电路系统的水平极化全向天线。主要工作内容概括如下:1、通过仿真计算,验证了亚波长金属螺旋开槽结构能够支持人工局域表面等离激元的电磁谐振,并且通过改变螺旋型凹槽的物理参数对谐振频率进行调控。2、设计了一款基于人工表面等离极化激元的慢波传输线。该结构由共面波导匹配结构和人工表面等离极化激元波导结构组成。该传输线的传输性能可以通过改变结构中的槽深、槽宽进行调控。通过对结构参数的优化,传输系数在2.1GHz-5GHz的频带内达到0.9以上。特别在2.5GHz到3.1GHz的频带内,达到了0.98以上。此外整个结构不需要金属地的支持,该方式有效消除了金属地对天线辐射的影响。3、人工...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
表面等离激元示意图(a)局域表面
杭州电子科技大学硕士学位论文2等离激元。图1.1表面等离激元示意图(a)局域表面等离激元;(b)表面等离极化激元。为了在微波频段模拟可见光频段的表面等离激元，有人提出金属表面的褶皱化[26]，例如孔或沟槽。这些方法可以增强电磁场对金属的穿透性，从而提高入射电磁波中光子与金属中自由电子的结合度。2004年英国帝国理工学院Pendry教授利用等效媒质理论对这金属表面褶皱化的思路进行了验证，并提出了如图1.2(a)所示的结构[27-28]，该结构通过利用在金属表面刻出周期性凹槽的方式，在低频段模拟出了可见光频段的表面等离激元，称为人工表面等离激元(SpoofSPs，又称为DesignerSPs)，其色散曲线如图1.2(b)所示。可以观察到其色散曲线与光频段的表面等离激元色散曲线非常相似。SSPs最大的优势在于其色散曲线和传输特性可以简单地通过凹槽结构在低频段实现表面等离激元的优秀特性，并能够通过改变物理参数对性能进行调控，具有广阔的发展前景。图1.2(a).支持表面等离激元的二维周期挖孔金属结构图1.2(b)SSPPs结构的色散曲线1.2人工表面等离激元的研究现状由于人工表面等离激元可以存在微波、太赫兹这种低频段，并且保留了表面等离激元在高频段展现的优秀特性，越来越多的科学家开始致力于人工表面等离激元的研究。在Pendry(a)(b)
杭州电子科技大学硕士学位论文2等离激元。图1.1表面等离激元示意图(a)局域表面等离激元;(b)表面等离极化激元。为了在微波频段模拟可见光频段的表面等离激元，有人提出金属表面的褶皱化[26]，例如孔或沟槽。这些方法可以增强电磁场对金属的穿透性，从而提高入射电磁波中光子与金属中自由电子的结合度。2004年英国帝国理工学院Pendry教授利用等效媒质理论对这金属表面褶皱化的思路进行了验证，并提出了如图1.2(a)所示的结构[27-28]，该结构通过利用在金属表面刻出周期性凹槽的方式，在低频段模拟出了可见光频段的表面等离激元，称为人工表面等离激元(SpoofSPs，又称为DesignerSPs)，其色散曲线如图1.2(b)所示。可以观察到其色散曲线与光频段的表面等离激元色散曲线非常相似。SSPs最大的优势在于其色散曲线和传输特性可以简单地通过凹槽结构在低频段实现表面等离激元的优秀特性，并能够通过改变物理参数对性能进行调控，具有广阔的发展前景。图1.2(a).支持表面等离激元的二维周期挖孔金属结构图1.2(b)SSPPs结构的色散曲线1.2人工表面等离激元的研究现状由于人工表面等离激元可以存在微波、太赫兹这种低频段，并且保留了表面等离激元在高频段展现的优秀特性，越来越多的科学家开始致力于人工表面等离激元的研究。在Pendry(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工表面等离激元及其在微波频段的应用[J]. 汤文轩,张浩驰,崔铁军. 电子与信息学报. 2017(01)
[2]一种宽带全向圆极化天线[J]. 全旭林,李融林. 电子学报. 2014(01)
[3]表面等离激元研究新进展[J]. 王振林. 物理学进展. 2009(03)
[4]再论plasma的译名[J]. 赵凯华. 物理. 2007(11)
博士论文
[1]人工表面等离激元的物理特性研究[D]. 廖臻.东南大学 2016
[2]基于表面等离激元的微纳光子器件设计[D]. 张璇如.中国科学技术大学 2014
[3]金属周期性纳米结构表面等离子体共振传感特性研究[D]. 吴斌.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]水平极化全向（高增益）通讯天线的设计和研究[D]. 李硕.电子科技大学 2007
本文编号：3499258
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
表面等离激元示意图(a)局域表面
杭州电子科技大学硕士学位论文2等离激元。图1.1表面等离激元示意图(a)局域表面等离激元;(b)表面等离极化激元。为了在微波频段模拟可见光频段的表面等离激元，有人提出金属表面的褶皱化[26]，例如孔或沟槽。这些方法可以增强电磁场对金属的穿透性，从而提高入射电磁波中光子与金属中自由电子的结合度。2004年英国帝国理工学院Pendry教授利用等效媒质理论对这金属表面褶皱化的思路进行了验证，并提出了如图1.2(a)所示的结构[27-28]，该结构通过利用在金属表面刻出周期性凹槽的方式，在低频段模拟出了可见光频段的表面等离激元，称为人工表面等离激元(SpoofSPs，又称为DesignerSPs)，其色散曲线如图1.2(b)所示。可以观察到其色散曲线与光频段的表面等离激元色散曲线非常相似。SSPs最大的优势在于其色散曲线和传输特性可以简单地通过凹槽结构在低频段实现表面等离激元的优秀特性，并能够通过改变物理参数对性能进行调控，具有广阔的发展前景。图1.2(a).支持表面等离激元的二维周期挖孔金属结构图1.2(b)SSPPs结构的色散曲线1.2人工表面等离激元的研究现状由于人工表面等离激元可以存在微波、太赫兹这种低频段，并且保留了表面等离激元在高频段展现的优秀特性，越来越多的科学家开始致力于人工表面等离激元的研究。在Pendry(a)(b)
杭州电子科技大学硕士学位论文2等离激元。图1.1表面等离激元示意图(a)局域表面等离激元;(b)表面等离极化激元。为了在微波频段模拟可见光频段的表面等离激元，有人提出金属表面的褶皱化[26]，例如孔或沟槽。这些方法可以增强电磁场对金属的穿透性，从而提高入射电磁波中光子与金属中自由电子的结合度。2004年英国帝国理工学院Pendry教授利用等效媒质理论对这金属表面褶皱化的思路进行了验证，并提出了如图1.2(a)所示的结构[27-28]，该结构通过利用在金属表面刻出周期性凹槽的方式，在低频段模拟出了可见光频段的表面等离激元，称为人工表面等离激元(SpoofSPs，又称为DesignerSPs)，其色散曲线如图1.2(b)所示。可以观察到其色散曲线与光频段的表面等离激元色散曲线非常相似。SSPs最大的优势在于其色散曲线和传输特性可以简单地通过凹槽结构在低频段实现表面等离激元的优秀特性，并能够通过改变物理参数对性能进行调控，具有广阔的发展前景。图1.2(a).支持表面等离激元的二维周期挖孔金属结构图1.2(b)SSPPs结构的色散曲线1.2人工表面等离激元的研究现状由于人工表面等离激元可以存在微波、太赫兹这种低频段，并且保留了表面等离激元在高频段展现的优秀特性，越来越多的科学家开始致力于人工表面等离激元的研究。在Pendry(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工表面等离激元及其在微波频段的应用[J]. 汤文轩,张浩驰,崔铁军. 电子与信息学报. 2017(01)
[2]一种宽带全向圆极化天线[J]. 全旭林,李融林. 电子学报. 2014(01)
[3]表面等离激元研究新进展[J]. 王振林. 物理学进展. 2009(03)
[4]再论plasma的译名[J]. 赵凯华. 物理. 2007(11)
博士论文
[1]人工表面等离激元的物理特性研究[D]. 廖臻.东南大学 2016
[2]基于表面等离激元的微纳光子器件设计[D]. 张璇如.中国科学技术大学 2014
[3]金属周期性纳米结构表面等离子体共振传感特性研究[D]. 吴斌.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]水平极化全向（高增益）通讯天线的设计和研究[D]. 李硕.电子科技大学 2007
本文编号：3499258
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