基于高分子化合物的低损耗太赫兹波导的研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dwqxq1234
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
太赫兹谱的频率范围为0.1~10THz,波长范围为30um~3mm。由于THz波在电磁领域中具有其他电磁波段所无法比拟的一些特点,例如能量低、吸水特性、穿透性强等等,从而使它在医学成像领域、化学领域、生物领域、通信等领域具有很重要的应用价值。由于太赫兹信号受水蒸汽吸收和大气散射的影响非常大,使它在自由空间中传输时衰减系数很大,以至于不能远距离传输,所以太赫兹波导的研究对促进太赫兹技术的发展有非常重大的意义,然而,目前现有的太赫兹波导在传输太赫兹波时,传输损耗和色散都很大,结构复杂,成本高,并且都无法进行远距离传输。因此研究出一种结构简单、低成本、低损耗并能进行远距离传输的太赫兹波导结构具有很重要的实际意义。本文主要介绍了高分子化合物材料构成的空芯圆形波导结构,该结构基于反谐振反射原理,讨论了高分子化合物材料在做太赫兹波导方面的优势,通过理论研究了影响空芯管波导衰减损耗的因素,并用有限元分析方法分析了太赫兹空芯管波导的结构参数和材料与衰减损耗的关系,又通过实验验证了仿真结论的可靠性,通过实验得出高分子化合物聚四氟乙烯材料在传输太赫兹波的过程中的低损耗特性,并通过改变太赫兹空芯管波导的结构参数和材料,最终可以设计出一个低损耗的最佳结构的太赫兹波导。具体工作内容如下:首先,通过对太赫兹波导结构设计的分析,我们介绍了空芯管波导的传输机理和衰减损耗理论公式,分析得出圆形波导中HE11模的截止频率最低,故HE11模是圆形波导的主模式。讨论了高分子化合物材料在做太赫兹波导方面的优势,即对太赫兹波的高透明性、低色散、低损耗,高反射率,柔韧好,价格低廉,技术成熟等优越性。通过有限元分析算法仿真分析了圆形波导中四种最主要低阶模式的电场强度及其矢量分布图,通过仿真结果得出这几种模式的传输常数,进而分析出它们的衰减系数,并与理论公式得出的损耗值进行比较,用来说明Comsol Multiphysics4.4仿真软件在计算太赫兹空芯管波导的衰减损耗值时的可行性。其次,讨论了空芯管波导在传输太赫兹信号时基模的模式折射率和传输损耗。通过理论和仿真结合分析了空芯管波导的芯径、厚度、材料的折射率和太赫兹频率对传输损耗的影响,由分析可知衰减损耗随着芯径的增大而减小,厚度、材料的折射率和太赫兹频率在空芯管波导的谐振条件下衰减损耗值最大,而在反谐振条件下衰减损耗最小。依据上述结论,我们可以设计出衰减损耗最小的最佳结构的太赫兹空芯管波导。论文的最后通过仿真分析和实际的实验操作比较了空芯管波导的芯径、厚度、材料的折射率和太赫兹频率不同时对基模传输损耗的影响。在太赫兹工作频率为110GHz时,空芯管波导的最佳结构参数为芯径30mm,包层厚度5mm,最佳的材料是聚四氟乙烯材料,通过仿真和实验计算得出基模的衰减损耗分别为0.0228m-1和5.62dB/m。本文运用反谐振反射原理设计了基于高分子化合物材料构成的低损耗太赫兹空芯管波导结构,结合软件仿真和实验得到介质的结构参数、材料折射率和太赫兹工作频率与波导的衰减损耗的关系,通过改变这些参数,我们就可以设计出一个具有较低损耗的太赫兹波导。
其他文献
目的:调查研究智能化仿真战创伤模拟人及战场急救训练系统在口腔颌面创伤救治训练中的应用效果。方法:首先,分别将36名军队医学院校本科学员和38名各层次研究生军医学员随机
我先后在四川省武胜县司法局、政法委、纪委从事过基层信访工作。在工作中我发现,在运用法治思维和法治方式处理纠纷、化解矛盾的同时,恰当地融入调解手段会事半功倍。$$   
报纸
在“重载交通+山区地形+高温多雨”等外部环境综合作用下,福建等南方地区公路“白改黑”SMA路面施工质量控制显得尤为重要。文章简要论述了南方地区公路“白改黑”SMA路面存在
近年来,随着集成式电子器件和可持续自供能微电子系统的发展,对于高性能微纳储能器件的需求也越来越大。采用微加工工艺所制作的超级电容器,即微型超级电容器,也称为片上超级
建国以来,我国大学英语教材的发展走过了一条迂回曲折的道路。回顾我国大学英语教材的发展历程,系统地总结大学英语教材的经验教训,可以比较全面地反思我国大学英语教材中存在的
红粘土是一种特殊土,具有高液塑限、高粘聚力、富含粘土矿物以及复杂的微观结构等特点。土压平衡盾构在穿越红粘土地层过程中,常遇到刀盘结泥饼、土舱闭塞、排土不畅等问题。
许多研究已经间接涉及了数字信息服务的经济和社会可持续发展形式,就环境维度而言,国内外在数字信息服务低碳节能方面的关注和研究较少,忽略了数字信息服务对环境造成的不利
每个城市发展的过程,都有其历史印记,并伴随着些曲折的弯路。武汉市戴家湖公园通过前期认真规划,做好城市生态的大文章,还绿色空间于民。一、项目前期概况戴家湖公园地处青山
12月2日,以“美好明天 安全起步”为主题的“儿童安全温暖行动”安全知识科普讲座走进玉溪第一小学山水校区和江川区大街街道大街小学。(详见本报12月9日第5版相关报道)$$儿童安
报纸