电磁波在左手材料中的传输特性【文献综述】

电磁波在左手材料中的传输特性【文献综述】
电磁波在左手材料中的传输特性【文献综述】

毕业论文文献综述

应用物理

电磁波在左手材料中的传输特性

过去二十年,一种被称为“左手材料”的人工复合材料在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学领域内开始获得愈来愈广泛的青睐,对其的研究正呈现迅速发展之势,而它的出现却是源于上世纪60年代前苏联科学家的假想。

LHM概念的提出

1964年前苏联科学家V.G.Veslago教授从Maxwell方程出发,分析了电磁波在拥有负磁导率和负电介常数的材料中传播的情况,对其进行了阐述,如负的切连科夫效应、反斯涅耳定律、反多普勒效应等等。电磁波在传播时相速和群速方向相反,E、H、K三矢量之间呈现左手法则,与电磁波在传统材料(E、H、K三矢量之间呈现右手法则)中传播情况恰好相反,他定义该种材料为LHM材料。由于当时在自然界和实验室中未能找到这种材料,因此负折射率的问题并未引起大家的关注。在Veslago之后的几十年内,很少有关于负折射率问题的进一步报道。【1】电磁波在左手材料传播特性

理论上麦克斯韦方程允许介电常数和磁导率都取负值,因此,麦克斯韦方程对于左手材料仍适用。对于单色平面波,麦克斯韦方程组可以写成如下:

对于右手材料,由前两式可知,电场E,磁场H,波矢k三者之间构成右手关系,而在左手介质中,波矢k三者之间构成左手关系。波矢k代表了相位传播方向,而能流传播方向S=E×H,代表了群速度。易判断波矢方向和能流方向相反。即相速度和群速度方向相反。

逆Doppler频移

声波在介质中传播时,波源和观察者如果发生相对运动,会出现Doppler效应。但是,在左手材料中,相速度和群速方向恰好相反,当波源和观察者相向而行时,观察者接收到的频率会降低,反之,则会提高。从而出现逆Doppler频移。

反常Cerenkov辐射【2】

反常Cerenkov辐射电动力学告诉我们,在真空中,匀速运动的带电粒子不会辐射电磁波,而当带电粒子在介质中做匀速运动时,会在其周围引起诱导电流,从而在其路径上形成一系列次波源,分别发出次波。当粒子速度超过介质中光速时,这些次波互相干涉,从而辐射出电磁波,这被称之

为Cerenkov辐射。在右手材料中,干涉后形成的波前,即等相位面是一个锥面,电磁波能量沿此锥面的法线方向辐射出去,形成一个向后的锥角,如图l—5—3(a)所示。

国内外研究现状【3,4】

在1998~1999年,英国科学家Pendry等人在1998~1999年提出了一种巧妙的设计结构可以实现负的介电系数与负的磁导率。

2001年,美国加州大学San Diego分校的David Smith等物理学家根据Pendry等人的建议,利用以铜为主的复合材料首次制造出在微波波段具有负介电常数、负磁导率的物质,他们使一束微波射入铜环和铜线构成的人工介质,微波以负角度偏转,从而证明了左手材料的存在。

2002年7月,瑞士ETHZ实验室的科学家们宣布制造出三维的左手材料,这将可能对电子通讯业产生重大影响,相关研究成果也发表在当月的美国《应用物理快报》上。

2003年是左手材料研究获得多项突破的一年。美国西雅图Boeing Phantom Works 的C. Parazzoli 与加拿大University of Toronto电机系的G. Eleftheriades所领导的两组研究人员在实验中直接观测到了负折射定律;Iowa State University的S. Foteinopoulou也发表了利用光子晶体做为介质的左手物质理论仿真结果;美国麻省理工学院的E.Cubukcu 和K.Aydin 在《自然》【6】杂志发表文章,描述了电磁波在两维光子晶体中的负折射现象的实验结果。基于科学家们的多项发现,左手材料的研制赫然进入了美国《科学》杂志评出的2003年度全球十大科学进展,引起全球瞩目。

2004年,国际学术界开始出现上海科学家的身影。“973”光子晶体项目首席科学家、复旦大学的资剑教授领导的研究小组经过两年的研究与巧妙设计,利用水的表面波散射成功实现了左手介质超平面成像实验【7,10】,论文发表于著名的《美国物理评论》杂志上,即刻引起学术界的高度关注,被推荐作为《自然》杂志焦点新闻之一。同济大学波耳固体物理研究所以陈鸿教授为首的研究小组从2001年开始对左手材料展开研究,经过两年的研究,在基

础理论和材料的制备与表征方面取得了重大进展,成果在国际物理学著名刊物上发表。2004年在国际微波与毫米波技术大会上作大会报告,并将在2005年日本召开的国际微波与光学技术研讨会上作邀请报告【8,9】。

2009年初,美国杜克大学和中国东南大学合作,最近成功研制出微波段新型“隐形衣”,这一研究成果发表在年初出版的《科学》杂志上。作为东南大学毫米波国家重点实验室副主任,崔铁军教授在计算电磁学和新型人工电磁材料等领域做出了很多原创性的研究成果【13,14】。崔铁军教授课题组和杜克大学史密斯教授课题组于2006年开始合作,在新型人工电磁材料的理论分析、设计、实验和应用上取得了一系列成果,为新型“隐形衣”的研制打下了坚实基础【15】。

2009年11月,东南大学毫米波国家重点实验室以崔铁军和程强为首的研究团队成功地制作出人造电磁学收集器,在微波环境中,它能够像宇宙中的“黑洞”一样去吸收环境中的微波【10】。该成果引起了世界科技界的高度关注,10月15日,《自然》网站也以“科学家研制出可携带黑洞”为题介绍了这项研究成果。

应用前景【15-19】

左手材料的巨大应用前景源于它的制造实现。Pendry在2000年就曾建议制作“超级透镜”(也称“理想棱镜”)以实现左手材料的应用,这一建议在2004年被变成了现实,科学家利用左手材料已经成功制造出平板微波透镜。2004年2月,俄罗斯莫斯科理论与应用电磁学研究所的物理学家宣布他们研制成功一种具有超级分辨率的镜片,但是他们的技术要求被观察的物体几乎接触到镜片,这一前提使其在实际应用中难以操作。同年,加拿大多伦多大学的科学家制造出一种左手镜片,其工作原理与具有微波波长的射线有关,这种射线在电磁波频谱中的位置紧邻无线电波。

目录

【1】张世鸿,陈良,徐彬彬,邓龙江,电子技术大学,微电子与固体电子学院,四川,成都。中图分类号:TM27 文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2006)

01-0001

【2】郭光灿,夏云杰,气体Cerenkov辐射的量子理论,物理学报,文献标识码: CNKI:SUN:WLXB.0.1988-08-013

【3】左手材料,百度百科

【4】Pendry J B,Holedn A J,Stewart W J,et al.[J].Pyhs Rev Lett,1996,76 (25):4773.

【5】 E.Cubukcu ,K.Aydin ,Phys. Rev. Lett. 91, 207401 (2003)

【6】沈陆发,王子华,各向异性色散左手材料平面波导的导模特性,第七期,2010.

【7】Journal of Magnetism and Magnetic Materials 323 (5), pp. 607-610

【8】微波左手材料的反射率和相位随频率的变化特性,赵乾;赵晓鹏;康雷;郑晴。科学通报,2005,第六期

【9】含左手材料的四层平面波导TM模的传输特性,沈陆发;王子华。半导体光电,2010,第二期。

【10】不同厚度有耗左手材料板中的电磁波研究,林振;梁昌洪。强激光与粒子束,2006第六期。

【11】Dual bands of negative refractive indexes in the planar left-handed metamaterials,Journal of Magnetism and Magnetic Materials

Volume 323, Issue 5, March 2011, Pages 607-610DOI:

10.1016/j.jmmm.2010.10.023。

【12】理想导体前单层吸波材料的设计综合,崔铁军;梁昌洪。西部电子,1991第四期。【13】新型人工电磁材料探讨,崔铁军。国际学术动态,2009第三期。

【14】中国研制成功隐形涂料科技广场,第3期,2003.

【15】刘亚红罗春荣赵晓鹏,微波左手材料及其应用前景。功能材料,文献标识码:CNKI:SUN:GNCL.0.2006-03-000

【16】新型电介质:Metamaterials(特异材料)与光子晶体材料张冶文,四川大学学报(自然科学版),第S1期,2005.

【17】左手介质材料的研究进展与应用前景李守卫,张保民,王卫清,电子材料与电子技术,第3期,2006.

【18】左手介质材料的研究进展与应用前景(续)李守卫,张保民,王卫清,电子材料与电子技术,第4期,2006.

【19】超材料(metamaterials)在电子元件中的应用周济,电子元件与材料,第9期,2008

基于无线通信的点菜系统软件设计【文献综述】

毕业设计开题报告 电子信息工程 基于无线通信的点菜系统软件设计 1、前言部分 人类利用无线通信方法的历史已经有几千年了,古时候用的烽火就是最原始无线通信的影子。但那时候的无线通信技术还只是处于萌芽阶段,只有到19世纪末意大利人马可尼发明无线电报开始,人类才开始真正大规模使用无线通信技术[1]。近数十年来随着计算机技术和电子通信技术的发展,无线通信技术更是以日新月异的速度向前发展,它也成为了通信领域的重点研究方向之一。 现代的无线通信技术是建立在硬件电路基础上的,因此微电子技术的发展就直接制约着无线通信技术的发展。回顾集成电路的发展历程,我们可以发现,自发明集成电路至今40多年以来,“从电路集成到系统集成”这句话是对IC产品特大规模集成电路发展过程的最好总结,即整个集成电路产品的发展经历了从传统的板上系统(System-on-board)到片上系统(System-on-a-chip)的过程[2-5]。随着集成程度的不断提高,芯片的体积能耗和成本在逐步的降低。这也促使电子产品向便携式和低端市场发展。 虽然微电子的发展历史已经有半个多世纪,但是射频芯片的发展却是近几年的事。从分类上来看,射频芯片属于专用集成电路。目前国际上有很多专门生产射频芯片的公司,例如Nordic公司和Chipcon公司。这些芯片一般工作在免费频段,采用专门的调制解调技术,内部集成了很多的电路[6-9]。例如Nordic公司的NRF2401芯片,它是单片射频收发芯片,工作于2.4~2.5GHz ISM(Industry Science medicine,工业、科学、医学)频段,芯片内置了频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低,以-5dBm的功率发射时,工作电流只有10.5mA,接收时工作电流只有18mA,有多种低功率工作模式使节能设计更为方便。 无线电子点菜系统是无线通信技术的一个典型的应用。近些年来,随着人民生活水平的不断提高和生活方式的转变,餐饮业具有巨大的投资市场,被称为中国的黄金产业之一。如今人们在消费过程中对服务质量产生了更高的要求,同时

材料物理与文献综述

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基于单片机的无线遥控小车设计【文献综述】

毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 基于单片机的无线遥控小车设计 1、国内外研究现状 无线电遥控是利用无线电信号来对远方的各种机构进行控制的技术,这些信号被远方的接收设备接收后,可以指令或驱动其它各种相应的机械,去完成各种操作,已经广泛运用于机械领域,不但提高机械的自动化程度和操作性,还改善了操作人员的工作环境啊。并且与我们的生活也越来越接近,比如遥控门窗,遥控风扇、遥控座椅、遥控小车等都是无线电技术的成功应用于生活的例子。 2、研究主要成果 智能小车,也称轮式机器人,是一种以汽车电子为背景,涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多学科的科技创意性设计。从普通的玩具遥控车到无限工业控制车辆,从短程控制到外太空探险小车的控制,可以预见今后无线智能遥控小车的应用将更加广泛。在最近几年,随科学技术的进步,智能化和自动化技术的普及,各种高科技广泛应用于玩具制造领域,使其娱乐性和互动性不断提高。根据美国玩具协会的调查统计,近年来全球玩具销量增幅与全球平均GDP增幅大致相当。而全球玩具市场的内在结构比重却发生了重大变化:传统玩具的市场比重在逐步缩水,高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上。美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额2004年较2003年增长52%,而传统玩具的年销售额仅增长3%。英国玩具零售商协会选出的2001年圣诞最受欢迎的十大玩具中,在七款玩具配有电子元件。从这些数字可以看出,高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流。普通的无线遥控车大家都很熟悉,市场里有很多提供小孩子玩玩的遥控小车,还有神奇的天堂电玩WII。 3、发展趋势 无论是简单的还是难的,熟悉的还是不熟悉的,智能无线遥控小车最基本的功能就是无线控制和启动两方面,在这个基础上,可以再加上更多的复杂功能,比如: ①测速:由单片机定时器根据高低电平计数脉冲与车轮周长通过算法得出车速,再根据车速和行驶时间得出行驶里程。 ②红外避障:红外发射管通过三极管和电阻接到一从单片机的PB口,红外接受管的数据口接到它的PC口,当检测到有障碍物时,接受管的数据口输出为低电平并送

电磁波在信号中的传输

《电磁场电磁波》课程论文电磁波在信号传输中的应用 姓名段一凡 班级 BG1208 学号 121001260807 2015年 10月 9日 电磁波在信号中的应用 摘要本文主要介绍了电磁波的光谱和特性及作为载波在信号传

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磷化铟晶体半导体材料的研究综述

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中文摘要 磷化铟(InP)已成为光电器件和微电子器件不可或缺的重要半导体材料。本文详细研究了快速大容量合成高纯及各种熔体配比条件的InP材料;大直径 lnP 单晶生长;与熔体配比相关的缺陷性质;lnP中的VIn心相关的缺陷性质和有关InP材料的应用,本文回顾了磷化铟( InP)晶体材料的发展过程,介绍了磷化铟材料的多种用途和优越特性,深入分析InP合成的物理化学过程,国际上首次采用双管合成技术,通过对热场和其他工艺参数的优化,实现在60—90分钟内合成4.6Kg 高纯InP多晶。通过对配比量的调节,实现了熔体的富铟、近化学配比,富磷等状态,为进一步开展不同熔体配比对InP性质的影响奠定了基础. 关键词:磷化铟磷注入合成晶体材料器件 ABSTRACT Indium Phosphide(InP)has been indispensable to both optical and electronic devices.This paper used a direct P—injection synthesis and LEC crystal growth method to prepare high purity and various melt stoichiometryconditions polycrystalline InP and to grow high quality,large diameter InP single crystal in our homemade pullers.In this work,we have obtained the abstract this paper looks back the developing process on the bulk InP crystals, introduces vario us uses a nd superior character of the InP ma terials and a large quantity of high purity InP crystal material has been produced by the phosphorus in-situ injection synthesis and liquid encapsulated Czochralski(LEC) growth process.In the injection method,phosphorus reacts with indium very quickly so that the rapid polycrystalline synthesis is possible.The quartz injector with two Or multi-transfer tubes was used to improve the synthesis result.It will avoid quartz injector blast when the melt was indraft into the transfer tube.The injection speed,melt temperature,phosphorus excess,and SO on are also important for a successful synthesis process.About 4000—60009 stoichiometric high purity poly InP is synthesized reproducibly by improved P-injection method in the high—pressure puller. Keywords:InP , P-injection synthesis, Crystal , Material, Device 引言 磷化铟( InP)是重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料之一,是继Si、Ga As之后的新一代电子功能材料。几乎在与锗、硅等第一代元素半导体材料的发展和研究的同时,科学工作者对化合物半导体材料也开始了大量的探索工作。1952年Welker等人发现Ⅲ族和Ⅴ族元素形成的化合物也是半导体,而且某些化合物半导体如Ga As、In P等具有Ge、Si所不具备

WIFI文献综述

WIFI技术的应用 由于互联网在全球的快速普及与发展.人们的工作与生活越来越依赖互联网。人们随时随地都有可能需要上网,产生了大量的WLAN 服务需求。随着智能天线技术的发展,笔记本电脑、手机、掌上电脑等支持WI兀的移动终端越来越普及。进一步增加了人们对WLAN 服务的需求。 基于WIFI标准的WLAN网络是目前最为普及的无线网络形式。由于WIFI技术无线接入和高速传输的技术优势,在一定条件下可以作为对3G网络的补充。而且基于WIFl标准的WLAN网络相对基于3G 标准的3G网络成本低廉。对于正在抢占3G市场的中国各大电信运营商来说.WIFI技术无疑是具有强大吸引力的。 1、WIFI及其技术特点 WIFI全称Wireless Fidelity。实质上是一种商业认证,具有此认证的产品符合IEEE802.11系列无线网络协议。该系列协议属于短距离无线传输技术,该技术使用2.4GHz或5GHz附近频段。 WIFI网络是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP 一般称为网络桥接器或接入点,它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁,因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源,其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由,而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。 WIFI(Wireless Fidelity)技术即IEEE802.11协议.无线接入和高速传输是WIFI的主要技术优点.其中IEEE802.11b最高速度为11Mbps,IEEE802.11a与IEEE802.119的最高速度为54Mbps。现在多用的IEEE802.11b与IEEE802.11g设备使用的频段为2.4~2.4835GHz的免许可频段。在频率资源上不存在限制,因此使用成本低廉也成为了WIFI技术的又一大优势。WIFI无线网络是由 AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。组网方式较为简单。我们通常将AP称为网络桥接器或接入点,将能搜索到WIFI网络的地方称为热点区域。任何一个装有无线网卡的终端(现在主要的终端是笔记本电脑和带WIFI功能的智能手机)进入WI兀覆盖区域均可以通过AP来无线高速接入英特网。另外IEEE802.11规定的发射功率不超过100毫瓦,实际发射功率大约为60-70毫瓦。而手机的

【开题报告】电磁波在左手材料中的传输特性

开题报告 应用物理 电磁波在左手材料中的传输特性 一、选题的背景与意义 近几十年来,物理学在先进材料领域的研究发展取得了巨大的不可思议的令人欢庆鼓舞的成就,如果在几十年前你很难想象哈利波特里才有的隐形衣材料在理论上已经发展成熟并且实验室里已经能初步有了实物雏形。这就是在近十年间横空出世掀起研究狂潮的一种具有不可思议性能的人工复合材料,俗称左手材料。 左手材料的研究要追溯到上世纪60年代前苏联科学家的假想。 物理学中,介电常数ε和磁导率μ是描述均匀媒质中电磁场性质的最基本的两个物理量。在已知的物质世界中,对于电介质而言,介电常数ε和磁导率μ都为正值,电场、磁场和波矢三者构成右手关系,这样的物质被称为右手材料(right-handed materials,RHM)。这种右手规则一直以来被认为是物质世界的常规,但这一常规却在上世纪60年代开始遭遇颠覆性的挑战。1967年,前苏联物理学家Veselago在前苏联一个学术刊物上发表了一篇论文,首次报道了他在理论研究中对物质电磁学性质的新发现,即:当ε和μ都为负值时,电场、磁场和波矢之间构成左手关系。他称这种假想的物质为左手材料(left-handed materials,LHM),同时指出,电磁波在左手材料中的行为与在右手材料中相反,比如光的负折射、负的切连科夫效应、反多普勒效应等等。 然而左手材料的研究发展并不一帆风顺。在这一具有颠覆性的概念被提出后的三十年里,尽管它有很多新奇的性质,但由于只是停留在理论上,而在自然界中并未发现实际的左手材料,所以,这一怪诞的假设并没有立刻被人接受,而是处于几乎无人理睬的境地,直到时光将近本世纪时才开始出现转机。直至 1998~1999年英国科学家Pendry等人提出了一种巧妙的设计结构可以实现负的介电系数与负的磁导率,从此以后,人们开始对这种材料投入了越来越多的兴趣。2001年的突破,使左手材料的研究在世界上渐渐呈现旋风之势。 2001年,美国加州大学San Diego分校的David Smith等物理学家根据Pendry等人的建议,利用以铜为主的复合材料首次制造出在微波波段具有负介电常数、负磁导率的物质,他们使一束微波射入铜环和铜线构成的人工介质,微波

如何做文献综述(好——有参考价值)

如何做文献综述 文献综述抽取某一个学科领域中的现有文献,总结这个领域研究的现状,从现有文献及过去的工作中,发现需要进一步研究的问题和角度。 文献综述是对某一领域某一方面的课题、问题或研究专题搜集大量情报资料,分析综合当前该课题、问题或研究专题的最新进展、学术见解和建议,从而揭示有关问题的新动态、新趋势、新水平、新原理和新技术等等,为后续研究寻找出发点、立足点和突破口。 文献综述看似简单.其实是一项高难度的工作。在国外,宏观的或者是比较系统的文献综述通常都是由一个领域里的顶级“大牛”来做的。在现有研究方法的著作中,都有有关文献综述的指导,然而无论是教授文献综述课的教师还是学习该课程的学生,大多实际上没有对其给予足够的重视。而到了真正自己来做研究,便发现综述实在是困难。 约翰W.克雷斯威尔(John W. Creswell)曾提出过一个文献综述必须具备的因素的模型。他的这个五步文献综述法倒还真的值得学习和借鉴。他认为,文献综述应由五部分组成:即序言、主题1(关于自变量的)、主题2(关于因变量的)、主题3(关于自变量和因变量两方面阐述的研究)、总结。 1. 序言告诉读者文献综述所涉及的几个部分,这一段是关于章节构成的陈述。在我看也就相当于文献综述的总述。 2. 综述主题1提出关于“自变量或多个自变量”的学术文献。在几个自变量中,只考虑几个小部分或只关注几个重要的单一变量。记住仅论述关于自变量的文献。这种模式可以使关于自变量的文献和因变量的文献分开分别综述,读者读起来清晰分明。 3. 综述主题2融合了与“因变量或多个因变量”的学术文献,虽然有多种因变量,但是只写每一个变量的小部分或仅关注单一的、重要的因变量。 4. 综述主题3包含了自变量与因变量的关系的学术文献。这是我们研究方案中最棘手的部分。这部分应该相当短小,并且包括了与计划研究的主题最为接近的研究。或许没有关于研究主题的文献,那就要尽可能找到与主题相近的部分,或者综述在更广泛的层面上提及的与主题相关的研究。 5. 在综述的最后提出一个总结,强调最重要的研究,抓住综述中重要的主题,指出为什么我们要对这个主题做更多的研究。其实这里不仅是要对文献综述进行总结,更重要的是找到你要从事的这个研究的基石(前人的肩膀),也就是你的研究的出发点。 在我看来,约翰.W.克雷斯威尔所提的五步文献综述法,第1、2、3步其实在研究实践中都不难,因为这些主题的研究综述毕竟与你的研究的核心问题有距

无线电波的传播特性

无线电波的传播特性 1、无线电波的传播特性及信号分析 甚低频VLF 3-30KHz 超长波1KKm-100Km 空间波为主海岸潜艇通信;远距离通信;超远距离导航低频LF 30-300KHz 长波10Km-1Km 地波为主越洋通信;中距离通信;地下岩层通信;远距离导航中频MF 0.3-3MHz 中波1Km-100m 地波与天波船用通信;业余无线电通信;移动通信;中距离导航高频HF 3-30MHz 短波100m-10m 天波与地波远距离短波通信;国际定点通信 甚高频VHF 30-300MHz 米波10m-1m 空间波电离层散射(30-60MHz);流星余迹通信;人造电离层通信(30-144MHz);对空间飞行体通信;移动通信 超高频UHF 0.3-3GHz 分米波1m-0.1m 空间波小容量微波中继通信;(352-420MHz);对流层散射通信(700-10000MHz);中容量微波通信(1700-2400MHz) 特高频SHF 3-30GHz 厘米波10cm-1cm 空间波大容量微波中继通信(3600-4200MHz);大容量微波中继通信(5850-8500MHz);数字通信;卫星通信;国际海事卫星通信(1500-1600MHz) ELF 极低频3~30Hz SLF 超低频30~300Hz ULF 特低频 300~3000Hz VLF 甚低频3~30kHz LF 低频30~300kHz 中波,长波 MF 中频300~3000kHz 100m~1000m 中波 AM广播 HF 高频 3~30MHz 10~100m 短波短波广播 VHF 甚高频 30~300MHz 1~10m 米波FM广播 UHF 特高频 300~3000MHz 0.1~1m 分米波 SHF 超高频3~30GHz 1cm~10cm 厘米波 EHF 极高频30~300GHz 1mm~1cm 毫米波 无线电波按传播途径可分为以下四种:天波—由空间电离层反射而传播;地波—沿地球表面传播;直射波—由发射台到接收台直线传播;地面反射波—经地面反射而传播。无线电波离开天线后,既在媒介质中传播,也沿各种媒介质的交界面(如地面)传播,具有一定的规律性,但对它产生影响的因素却很多。 无线电波在传播中的主要特性如下: (1)直线传播均匀媒介质(如空气)中,电波沿直线传播。 (2)反射与折射电波由一种媒介质传导另一种媒介质时,在两种介质的分界面上,传播方向要发生变化。由第一种介质射向第二中介质,在分界面上出现两种现象。一种是射线返回第一种介质,叫做反射; 另一种现象是射线进入第二种介质,但方向发生了偏折,叫做折射。一般情况下反射和折射是同时发生的。 入射角等于反射角,但不一定等于折射角。反射和折射给测向准确性带来很大的不良影响;反射严重是,测向设备误指反射体,给干扰查找造成极大困难。 (3)绕射电波在传播途中,有力图绕过难以穿透的障碍物的能力。绕射能力的强弱与电波的频率有关,又和障碍物大小有关。频率越低的电波,绕射能力越弱;障碍物越大,绕射越困难。工作于80米(375MHZ)波段的电波,绕射能力是较强的,除陡峭高山(相对高度在200米以上)外,一般丘陵均可逾越。2米波段的电波绕射能力就很差了,一座楼房,或一个小山丘,都可能使信号难以绕过去。 (4)干涉直射波与地面反射波或其它物体的反射波在某处相遇时,测向收到的信号为两个电波合成后的信号,其信号强度有可能增强(两个信号跌叠加)也可能减弱(两个信号相互抵消)。这种现象称为波的干涉。产生干涉的结果,使得测向机在某些接收点收到的信号强,而某些接收点收到的信号弱,甚至收不到信号,给判断干扰信号距离造成错觉。天线发射到空间的电波的能量是一定的,随着传播距离的增大,不仅在传播途中能量要损耗,而且能量的分布也越来越广,单位面积上获得的能量越来越小。反之,

无线加速度传感器文献综述

无线加速度传感器文献综述 一、研究现状 无线加速度传感器是传感器技术、MEMS技术、微处理器和无线通信技术相结合的产物,由加速度传感器、微处理器、射频收发芯片及电源构成。目前,国内外无线加速度传感器,包括其他类型的无线传感器,按体系结构可分为三大类: (1)COTS( Commercial Off The Shelf)节点,该类节点中的传感器、微处理器、通信模块等使用的都是现成的商用产品。典型代表有美国伯克利大学加州分校(UCB)的MICATelos节点,欧洲传感器研究项目小组开发的EyesIFX节点,中科院研究的GAIN系列也属于该类节点。这种节点除了无线传感器的共同特点外还具有低成本、短周期、技术门槛相对较低等优势,被各高校和研究机构广泛采纳,所以该类型的节点是最多的。 (2)SOC(System On Chip)节点,该类节点只使用一个芯片,就可实现节点的数据采集、控制和通信功能。SOC节点通常都为特定的应用而开发,由于需要芯片设计能力,因此开发门槛较高,成果相对较少。典型代表有Rockwell科学实验室的WINS节点、麻省理工开发的uAMPS-III等。 (3)Smart Dust节点,又称微型节点或尘埃节点。该类节点使用了业界最尖端的技术,体积只有几个平方毫米,通常为军事应用而开发,微型节点的代表为Smart Dust节点和SPEC节点,都由UCB研制。内嵌微处理器是无线加速度传感相比于传统传感器的又一特点,微处理器负责控制传感器进行数据的采集、处理和收发。 二、无线加速度传感器的工作原理 无线加速度传感器实际上就是将以加速度传感器为核心的数据采集模块、微处理器为核心的数据预处理模块、射频芯片为核心的无线传输模块,以及以微电池能量模块集成并封装在一个外壳内的系统。无线加速度传感器工作时,加速度传感器检测加速度信号(模拟信号),然后送入A/D转换器使其转换为数字信号,在作A/D转换之前,一般会设置信号调理电路,用来放大和滤波(如对建筑结构的检测,由于大跨度桥梁等大型建筑结构的自振频率较低,而桥面振动、桥梁负荷冲击等对振动信号的影响又相对较大,因此,在A/D采样之前需对模拟信号作抗混滤波处理,以滤除或降低高频干扰)。A/D的输出传送给微处理器进行预处理并存储数据,得到的预处理加速度数据将送给无线收发模块进行无线传输。最后,接受装置接收并数据传输给PC机作进一步的分析处理与显示。典型的无线加速度传感器节点结构由以下几个部分组成: (1)数据采集模块:用于对检测区域进行数据采集与信号调理。 (2)数据处理模块:微处理器对整个传感器节点的操作进行控制,对数据进行预处理并存储。 (3)无线传输模块:以射频芯片为核心,根据IEEE802.15.4协议进行无线通信,传输控制信息并首发数据信息。 (4)能量模块:为另三大模块提供电源,一般为微电池 三、无线加速度传感器存在的问题

第七章 导行电磁波 北航2系电磁场课件

第七章 导行电磁波 §7.1导行电磁波及其导行系统 1 导行电磁波就是在导行系统(统称传输线,有时指波导)中传输的电磁波,简称导波。 2 在一个实际射频、微波系统里,传输线是最基本的构成,它不仅起连接信号作用,而且传输线本身也可以成为某些元件,如电容、电感、变压器、谐振电路、滤波器、天线等等。 3 传输线的主要指标:1)损耗。损耗来源于导体、介质、辐射、模式转换;2)色散和单模工作频带宽度。取决于传输线的结构;3)制造成本。取决于是否可以集成。 4 几种典型微波传输线,结构演化、特点。1)双线;2)同轴线;3)波导;4)微带线;5)介质波导与光纤;6)空间。 §7.2 导波的一般分析方法 1导波的一般分析方法:先求出场纵向分量,然后由场纵向分量导出其余的场横向分量。 2 导波场横向分量与场纵向分量关系: Step1:设导波的传播方向(纵向)为z 方向,传播无衰减,传输线横截面保持不变,则有 z jk z jk z z e y x H H e y x E E --==),(),(00 (1) 式中z k 是导波沿传播方向(z 方向)的传播常数,有 2 22222 2 z T z y x k k k k k k +=++==μεω(2) 把(1)式代入直角坐标系中的波动方程,简化后可得 2222 =+?=+?H k H E k E T T T T (3) Step2:将(1)式代入Maxwell 方程组的两个旋度方程,直角坐标系中展开后可得场横向分量与场纵向分量关系: ??????? ???????????? ????+ ??-=???? ????- ??=??? ? ????+ ??-=???? ????+ ??-=y H x E k k k j H x H y E k k k j H x H k y E k k j E y H k x E k k j E z z z T z y z z z T z x z z z T z y z z z T z x ωεωεωμωμ2222(4) 在圆柱坐标系里也能导出类似的关系式。 3 由场纵向分量导出场横向分量方法的好处:1)简化计算:六个分量的求解简化为两个分量的求解。场纵向分量相当于位函数。2)便于波型分类 4 导波波型的分类:

半导体材料文献综述

姓名:高东阳 学号:1511090121 学院:化工与材料学院专业:化学工程与工艺班级:B0901 指导教师:张芳 日期: 2011 年12月 7日

半导体材料的研究综述 高东阳辽东学院B0901 118003 摘要:半导体材料的价值在于它的光学、电学特性可充分应用与器件。随着社会的进步和现代科学技术的发展,半导体材料越来越多的与现代高科技相结合,其产品更好的服务于人类,改变着人类的生活及生产。文章从半导体材料基本概念的界定、半导体材料产业的发展现状、半导体材料未来发展趋势等方面对我国近十年针对此问题的研究进行了综述,希望能引起全社会的关注和重视。 关键词:半导体材料,研究,综述 20世纪中叶,单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功,导致了电子工业革命;20世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明,促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业,使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功,彻底改变了光电器件的设计思想,使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。彻底改变人们的生活方式。在此笔者主要针对半导体材料产业的发展、半导体材料的未来发展趋势等进行综述,希望引起社会的关注,并提出了切实可行的建议。 一、关于半导体材料基础材料概念界定的研究 陈良惠指出自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体、和绝缘体三大类。半导体的电导率在10-3~ 109欧·厘米范围。在一般情况下,半导体电导率随温度的升高而增大,这与金属导体恰好相反。凡具有上述两种特征的材料都可归入半导体材料的范围。[1] 半导体材料(semiconductormaterial)是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料,其电导率在10(U-3)~10(U-9)欧姆/厘米范围内。[2]随着社会的进步以及科学技术的发展,对于半导体材料的界定会越来越精确。 二、关于半导体材料产业的发展现状及解决对策的分析 王占国指出中国半导体产业市场需求强劲,市场规模的增速远高于全球平均水平。不过,产业规模的扩大和市场的繁荣并不表明国内企业分得的份额更大。相反,中国的半导体市场正日益成为外资公司的乐土。[3]

电磁波传播

电磁波传播特性实验报告 Part1 电磁波参量的测量 一、实验目的 1、了解电磁波综合测试仪的结构,掌握其工作原理 2、利用相干波原理,测定自由空间内电磁波波长λ,确定电磁波的相位常数K 和波速v。 二、实验原理 1、自由空间电磁波参量的测量 当两束等幅,同频率的均匀平面电磁波,在自由空间内沿相同或相反方向传播时,由于相位不同发生干涉现象,在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理,通过测定驻波场节点的分布,求得自由空间中电磁波波长λ值,再由 得到电磁波的主要参数K和v等。 电磁波参量测试原理如图1-1所示,和分别表示发射和接收喇叭天线,A和B分别表示固定和可移动的金属反射板,C表示半透射板(有机玻璃板)。由TP发射平面电磁波,在平面波前进的方向上放置成°角的半透射板,由于该板的作用,将入射波分成两束波,一束向A板方向传播,另一束向B板方向传播。由于A和B为金属全反射板,两列波就再次返回到半透射板并达到接收喇叭天线处。于是收到两束同频率,振动方向一致的两个波。如果这两个波的相位差为π的偶数倍,则干涉加强;如果相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。 移动反射板B,当的表头指示从一次极小变到又一次极小时,则反射板B 就移动了λ/2的距离,由这个距离就可以求得平面波的波长。 设入射波为垂直极化波

当入射波以入射角向介质板C斜入射时,在分界面上产生反射波和折射波。设C板的反射系数为R,为由空气进入介质板的折射系数,为由介质板进入空气的折射系数。固定板A和可移动板B都是金属板,反射系数均为1?。在一次近似的条件下,接收喇叭天线处的相干波分别为 这里 其中,为B板移动距离,而与传播的路程差为2ΔL。 由于与的相位差为,因此,当2ΔL满足 和同相相加,接收指示为最大。 当2ΔL时满足 和反相抵消,接收指示为零。这里,n表示相干波合成驻波场的波节点数。

11.5 电磁波传播特性

实验11.5 电磁波传播特性 Part 1 电磁波参量的测量 一、实验目的 1. 研究电磁波在良导体表面的反射。 2. 利用相干波原理,测定自由空间内电磁波波长λ,确定电磁波的相位常数K 和波速v 。 二、实验仪器 (1)三厘米固态信号发生器1台; (2)电磁波综合测试仪1套; (3)反射板(金属板)2块; (4)半透射板(玻璃板)1块。 三、实验原理和方法 1. 自由空间电磁波参量的测量 当两束等幅,同频率的均匀平面电磁波,在自由空间内沿相同或相反方向传播时,由于相位不同发生干涉现象,在传播路程上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理,通过测定驻波场节点的分布,求得自由空间中电磁波波长λ值,再由 2K v f K πλλω=?? ==? 得到电磁波的主要参数K 和v 等。 电磁波参量测试原理如图1所示,P T 和P R 分别表示发射和接收喇叭天线,A 和B 分别表示固定和可移动的金属反射板,C 表示半透射板(有机玻璃板)。由P T 发射平面电磁波,在平面波前进的方向上放置成45°角的半透射板,由于该板的作用,将入射波分成两束波,一束向A 板方向传播,另一束向B 板方向传播。由于A 和B 为金属全反射板,两列波就再次返回到半透射板并达到接收喇叭天线P R 处。于是P R 收到两束同频率,振动方向一致的两个波。如果这两个波的相位差为π的偶数倍,则干涉加强;如果相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。

移动反射板B ,当P R 的表头指示从一次极小变到又一次极小时,则反射板B 就移动了λ/2的距离,由这个距离就可以求得平面波的波长。 设入射波为垂直极化波 0j i E E e φ-= 当入射波以入射角θ1向介质板C 斜入射时,在分界面上产生反射波r E 和折射波t E 。设C 板的反射系数为R ,T 0为由空气进入介质板的折射系数,T c 为由介质板进入空气的折射系数。固定板A 和可移动板B 都是金属板,反射系数均为-1。在一次近似的条件下,接收喇叭天线P R 处的相干波分别为 12100200j r c j r c E RT T E e E RT T E e φφ--=-=- 这里 ()()()1131 223132 K l l KL K l l K l l L KL φφ=+==+=++?= 其中,ΔL =|L 2-L 1|为B 板移动距离,而1r E 与2r E 传播的路程差为2ΔL 。 由于1r E 与2r E 的相位差为21=2K L φφφ?-=?,因此,当2ΔL 满足 ()20,1,2, L n n λ?== 1r E 与2r E 同相相加,接收指示为最大。 当2ΔL 时满足 图1 电磁波参量测试原理图

导行电磁波

导行电磁波 1. TEM波的特点:传播方向上不存在()分量。 2.TEM波参数相速度:() 3.相速度仅与媒质参数有关,而与导波装置的()无关 4.可传输TEM波的导波装置:任何能确立静态场的均匀导波装置,也能维持TEM 波。例如,双线传输线、同轴线系统,而()则不可能存在TEM波 5.TE波的特点:传播方向上不存在()分量 6.可传输TE波的导波装置:()波导、平行板介质波导、光纤等 7.TM波的特点:传播方向上不存在()分量 8.可传输TM波的导波装置:空心金属波导、()波导、光纤等 9.在微波波段,为了减小传输损耗并防止电磁波向外泄漏,采用空芯的金属管作为传输电磁波能量的导波装置,这种空芯金属导波装置通常称为() 10.常用的波导是()波导和圆柱形波导 11.波导存在的模式:()波和()波 12.波导呈现高通滤波器的特性,只有工作频率高于截止频率时电磁波才能通过。这一点和()波不同,()波是没有截止频率的。 13.波的优点:采用这种模式,可以由设计波导尺寸实现()传输 14.在同一截止波长下,传输波所要求的a边尺寸()

15.从波到次一高阶模波之间的间距比其他高阶模之间的间距大,因 此可以使波在大于()的波段上传播 16.波在波导中可以获得()方向极化. 17.对于一定的比值a/b,在给定的工作频率下波具有最小的() 18.同轴线也可看作圆形波导,其可传输的模式有()。 19.对矩形波导,在()附近,衰减骤增。对同一b/a,波的衰减最小。对同一模式,b/a增大,则衰减降低 20.对圆柱形波导,模和模各有一最小衰减点,而模则没有衰减点,而且其损耗随频率增加而() 21.在一般情况下,圆柱形波导的衰减比矩形波导() 22.()是一个完全用金属面封闭的空腔,只要空腔的尺寸设计合理,就可维持电磁震荡 23.谐振腔的型式很多,有同轴线形、()形、()形和环形等 24.谐振腔的主要参数有:谐振波长和()Q 25.()形谐振腔是由一段长度为d,半径为a的圆柱形波导两端短路构成 26.电路参数沿线均匀分布的传输线称为()线。 27.传输线上任一点的电压和电流的比值定义为该点朝负载端看去的()。 28.传输线上某点的反射波电压与入射波电压之比定义为该点处的()。

纳米材料文献综述

北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY 碳纳米管的性质与应用 姓名:赵开 专业:应用化学 班级: 0804 学号: 080105097 2011年05月

文献综述 前言 本人论题为《碳纳米管的性质与应用》。碳纳米管是一维碳基纳米材料,其径向尺寸为纳米级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口。碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等力学,电磁学特点。近年来,碳纳米管在力学、电磁学、医学等方面得到了广泛应用。 本文根据众多学者对碳纳米管的研究成果,借鉴他们的成功经验,就碳纳米管的性质及其功能等方面结合最新碳纳米管的应用做一些简要介绍。本文主要查阅近几年关于碳纳米管相关研究的文献期刊。

碳纳米管(CNT)是碳的同素异形体之一,是由六元碳环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管,其中每个碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子发生完全键合。碳纳米管是由一层或多层石墨按照一定方式卷曲而成的具有管状结构的纳米材料。由单层石墨平面卷曲形成单壁碳纳米管(SWNT),多层石墨平面卷曲形成多壁碳纳米管(MWNT)。自从1991年日本科学家lijima发现碳纳米管以来,其以优异的力学、热学以及光电特性受到了化学、物理、生物、医学、材料等多个领域研究者的广关注。 一、碳纳米管的性质 碳纳米管的分类 研究碳纳米管的性质首先要对其进行分类。(1)按照石墨层数分类,碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。(2)按照手性分类,碳纳米管可分为手性管和非手性管。其中非手性管又可分为扶手椅型管和锯齿型管。(3)按照导电性能分类,碳纳米管可分为导体管和半导体管。 碳纳米管的力学性能 碳纳米管无缝管状结构和管身良好的石墨化程度赋予了碳纳米管优异的力学性能。其拉伸强度是钢的100倍,而质量只有钢的1/ 6,并且延伸率可达到20 %,其长度和直径之比可达100~1000,远远超出一般材料的长径比,因而被称为“超强纤维”。碳纳米管具有如此优良的力学性能是一种绝好的纤维材料。它具有碳纤维的固有性质,强度及韧性均远优于其他纤维材料[1]。单壁碳纳米管的杨氏模量在1012Pa范围内,在轴向施加压力或弯曲碳纳米管时,当外力大于欧拉强度极限或弯曲强度,它不会断裂而是先发生大角度弯曲然后打卷形成麻花状物体,但是当外力释放后碳纳米管仍可以恢复原状。 碳纳米管的电磁性能

电动汽车无线充电技术文献综述

电动汽车无线充电技术的现状与展望 王利军(合肥工业大学,合肥230000) 刘小龙(合肥工业大学,合肥230000) 端木沛强(合肥工业大学,合肥230000) 景池(合肥工业大学,合肥230000) 【摘要】介绍了无线充电技术的分类、电动汽车无线充电技术的工作原理以及电动汽车无线充电技术的应用情况,对比分析电动汽车传统能源供给方式及无线充电方式的优缺点。分析电动汽车用无线充电技术的特点,并介绍应用于电动汽车的无线充电技术的研发现状。然后以行驶中的充电技术为重点,对将来电动汽车用无线充电技术的发展进行展望。Abstract:The categories, operating principles and applications of wireless charging technology are introduced in this paper. The advantages and disadvantages are analyzed by comparing traditional energy supply mode and wireless charging mode. The characteristic of wireless charging technology for EV is analyzed. And then the development present of wireless charging technology is introduced. Finally,the future of wireless charging technology for EV is described with focus on charging of a moving vehicle on road. 【关键词】电动汽车无线充电无线电力输送电磁感应 Key words:electric vehicle; wireless charging technology; wireless power transmission; electromagnetic induction; 0 引言 随着社会的进步、科技的发展、环境和能源问题的日益突出,发展和普及电动汽车等新能源汽车的呼声日趋高涨,国内外纯电动汽车( EV) 和插电式混合动力汽车( PHEV) 的量产和销售也已开始。然而当前电动汽车的普及还面临着诸多问题。其中充电技术方面,现在电动汽车的充电方式全部是接触式充电(无论是充电模式还是换电模式) ,非接触式的无线充电技术尚处于起步阶段。然而,从便利性来看,非接触式无线充电技术更适用。由于电动汽车二次电池的能量密度远不及汽油,必须经常进行充电作业,且每次充满电都需要数小时。而利用无线充电技术可以省却繁琐的充电作业,甚至可以在汽车行驶中自动进行充电,实现智能化和人性化,同时解决了接触式充电在安全和维护方面的问题。 1 无线充电技术 无线充电技术引源于无线电力输送技术。无线电力传输也称无线能量传输或无线功率传输,主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等方式实现非接触式的电力传输。根据在空间实现无线电力传输供电距离的不同,可以把无线电力传输形式分为短程、中程和远程传输三大类。 1.1 短程传输 通过电磁感应电力传输(ICPT)技术来实现,一般适用于小型便携式电子设备供电。ICPT 主要以磁场为媒介,利用变压器耦合,通过初级和次级线圈感应产生电流,电磁场可以穿透一切非金属的物体,电能可以隔着很多非金属材料进行传输,从而将能量从传输端转移到接收端,实现无电气连接的电能传输。电磁感应传输功率大,能达几百千瓦,但电磁感应原理的应用受制于过短的供电端和受电端距离,传输距离上限是10 cm 左右。 1.2 中程传输 通过电磁耦合共振电力传输(ERPT)技术或射频电力传输(RFPT)技术实现,中程传输可为手机、MP3 等仪器提供无线电力传输。ERPT 技术主要是利用接收天线固有频率与发射场电磁频率相一致时引起电磁共振,发生强电磁耦合的工作原理,通过非辐射磁场实现电能的高

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