超材料表面等离子体传输线与天线设计

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"这篇论文详细探讨了基于超材料表面等离子体(Spoof Surface Plasmon, SSP)的传输线和天线设计,提出了一种可靠且可重复的方法来实现SSP模式,并给出了等离子体结构的第一个等效电路模型。论文强调了在当前电子电路系统快速发展的背景下,解决集成电路紧凑性问题的重要性。SSP作为一种新型的高密度电子电路平台,具有传统电路无法比拟的高场特性,能为未来的电子和电磁系统提供新的解决方案。 超材料是一种人工构造的物质,它通过设计单元结构的几何形状和尺寸,可以模拟出自然界不存在的电磁性质。表面等离子体是电磁波与导电介质表面的自由电子相互作用产生的波动现象,通常在金属表面出现。而Spoof Surface Plasmons则是模拟表面等离子体行为的一种人造结构,它们能在更宽的频率范围内工作,并且能够在非金属材料上产生类似等离子体的行为。 论文中介绍的等离子体结构等效电路模型对于理解和设计基于SSP的电路至关重要。这个模型为电路设计师提供了理论指导,使他们能够在没有物理实验的情况下,预测和分析SSP模式在电路中的行为。这种方法的出现弥补了当前SSP电路设计缺乏系统化方法的空白。 作者通过设计并实验评估了多种基于SSP的传输线、天线馈送网络和天线,展示了SSP技术在实际应用中的潜力。传输线的设计利用了SSP的高度场约束特性,能够减小线路尺寸而不牺牲性能。同时,SSP馈送网络和天线为天线设计提供了新的途径,尤其在高频和微型天线领域,SSP可能带来革命性的变化。 此外,SSP不受传统电路紧凑性限制,这对于未来电子设备的小型化和集成化具有重大意义。这不仅有助于解决当前电子系统中空间限制的问题,也为无线通信、光电子学、传感器技术等领域开辟了新的研究方向。 这篇博士论文通过深入研究和实验验证,强调了SSP在解决电子电路紧凑性问题上的潜力,以及其在新型高效电路和天线设计中的应用。对于新进入该领域的研究者和寻求特定问题背景信息的科学家来说,这是一份宝贵的资源,同时也认可了作者及其导师在该领域的杰出贡献。"
2020-03-21 上传
宽带频谱感知技术要实现直接观测宽带频谱, 然后检测出其中所有的主用户信号,需要极高的采样速率并处理海量的数据。 由于压缩感知理论为实现低速率宽带频谱感知提供了理论基础, 因此宽带压缩频谱感知技术成为一个重要的研究方向。 然而, 传统压缩感知模型会对频域离散化, 产生基不匹配问题, 从而降低对主用户信号频率估计的准确性。 此外, 主用户的通信行为是未知且随时间而变化的, 导致宽带频谱稀疏结构的动态变化, 给宽带压缩频谱感知带来困难。 另一方面, 由于无线信号受多径效应和其他因素的影响, 可能存在认知用户接收到某个主用户信号能量过低而无法准确检测到该主用户信号存在的情况, 造成感知性能下降。 这些都是宽带压缩频谱感知客观存在且急需解决的问题。 根据宽带压缩频谱感知技术的研究现状, 将目前存在的困难总结成四点, 即准确性、 实时性、动态性、衰落性。本文的研究内容围绕这四点展开,研究层次由浅入深逐渐递进。 首先, 根据原子范数和无网格压缩感知理论,建立基于原子范数的宽带压缩频谱感知模型, 并提出求解该模型的快速算法, 实现高斯信道下的静态宽带压缩频谱感知;然后, 结合卡尔曼滤波器理论, 建立动态宽带压缩频谱感知模型,实现高斯信道下的动态宽带压缩频谱感知;最后, 利用联合频谱感知方法, 建立基于原子 MMV 的宽带压缩频谱感知模型,实现频率非选择性慢衰落信道下的宽带压缩频谱感知。