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一种有场旋转和集中功能的新型多功能电磁器件的设计与研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2014.9.5
  • 页码:-
  • 分类:O441.1[理学—电磁学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]中国科学院电磁辐射与探测技术重点实验室,北京100190, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11174280,60990323,60990320)和中国科学院知识创新工程(批准号:YYYJ-1123)资助的课题.
  • 相关项目:新型变换光学隐形体系的机理与实验研究
中文摘要:

基于变换光学理论设计了一种新型的多功能电磁器件—旋转集中器.它以特殊的方式引导电磁波使其传播方向在器件核心区发生指定角度的旋转,并同时实现电磁场能量向该核心区的集中.针对提出的三种等效的旋转集中器结构,分别推导了相应的本构参数表达式,并利用有限元软件对三种结构分别进行了全波仿真.仿真结果验证了本构参数表达式的正确性.这三种不同的结构中,前两种结构由三层介质构成,后一种简化为两层介质.对于给定的任意旋转角度和能量集中率,三种结构可以使电磁场发生等效的传播方向旋转和能量集中两种效果.这些结果有助于对旋转器和集中器机理的进一步理解,并为复合功能器件的设计奠定了更充分的理论基础.本文提出的旋转集中器在设计高效率接收天线和特殊电路封装互联器件等方面都有潜在的应用前景.

英文摘要:

A novel multi-functional electromagnetic (EM) device named rotary-concentrator is designed based on transfor- mation optics theory. For its ability to manipulate the EM wave in a special manner, it can rotate the propagation direction of the EM field in the core region to a fixed angle, as well as concentrate the EM energy into the core re- gion simultaneously. For the proposed three equivalent configurations of the rotary-concentrator, the corresponding constitutive parameter expressions are derived respectively, and the full-wave simulations using the finite element soft- ware are also carried out. The simulated results validate the derived constitutive parameter expressions. For the three different kinds of configurations, the first two kinds consist of three layers of media, and the last one is simplified to a two-layer configuration. For a given arbitrary rotating angle and an energy concentration ratio, the three configurations can perform propagation direction rotating and energy concentrating in equivalent effect. These results contribute to further understanding of the mechanism of rotator and concentrator, and provide a fuller theoretical basis for the design of multi-functional devices. The proposed rotary-concentrator has potential applications in the design of high efficient receiving antennas and special circuit package interconnecting devices.

同期刊论文项目
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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876