基于类等离子体的小型化天线及其在无线电监测中的应用基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11564044
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    42.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2002.凝聚态物质力热光电性质
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Reduce the size of antenna while maintaining its performance is the target of antenna miniaturization. In optical frequency band, plasmonic materials such as gold and silver are adopted to the design of optical antenna, of which the size is much small than wavelength. This is due to the fact that natural SPP occurring at optical frequencies is strongly confined, and the plasmon wavelength is much smaller than free space wavelength. It has been demonstrated that metals at radio frequencies can be induced to support surface modes by drilling an array of subwavelength holes or grooves in the surface. These modes share similar features to traditional SPP supported by noble metal films at optical frequencies and have been named spoof SPP. This project is aimed at building a bridge between optical frequency band and radio frequency band using plasmonic materials for antenna miniaturization. Firstly, plasmon wavelength and radiation characteristics of the plasmonic materials will be studied to obtain the wavevector conversion properties and establish a wavevector conversion interface between free space wave and surface wave. Secondly, spoof plasmonic materials will be adopted in microstrip antenna design instead of metals, and we will take the microstrip monopole antenna and Log-periodic antenna as examples to realize the miniaturization. Finally, applied basic research will be carried out for regional distributed and concealed monitoring of illegal radio emission, which may lay a solid foundation for the development of finer radio monitoring network.
在不降低天线主要性能的前提下尽可能的减小天线的几何尺寸是天线小型化追求的目标。在光频段,采用等离子体材料如金和银设计光天线,其尺寸远小于波长。这是由于光频段表面等离子体模(SPP)具有局域性,等离子体波长远小于自由空间波长。研究表明,在导体表面蚀刻周期性褶皱或小孔等结构将在射频频段形成一种类SPP模,具有亚波长性和局域性。本项目将利用褶皱结构类等离子材料在光频段和射频之间建立起一座桥梁,将光学效应用于射频,基于类SPP模进行天线的小型化:首先,研究类等离子体材料单元阵列与等离子体波长和辐射特性的关联,获得其波矢变换特性,建立表面波波矢与自由空间波矢的转换接口;其次,用类等离子材料代替传统射频天线中的金属材料进行天线设计,分别以微带型单极子天线和对数周期阵列天线为例实现小型化,并进行测试和验证;最后,针对局部区域无线电发射的分布式和隐蔽式监测开展应用研究,为精细化无线电监测奠定基础。

结项摘要

天线尺寸与工作波长相当才能达到良好的辐射特性,并且天线尺寸越大辐射性能越好。表面等离子体激元是沿着金属表面传播的波。而类表面等离子体是光波段表面等离子体激元在低频段的拓展,它利用周期性亚波长结构将低频电磁波紧紧地束缚在褶皱金属表面。基于类表面等离子体材料可以减小波的等效波长,实现天线的小型化设计。本项目研究了表面等离子体的传输特性以及微波频段亚波长周期阵列结构与电磁特性的关联,并以褶皱金属周期结构为重点,研究了其几何特性对等效电磁特性和等离子体波长的影响,实现了矩形波导TE模式和微带传输线准TEM模与类表面等离子体模的转换;基于褶皱金属结构超表面以及亚波长超材料单元结构阵列实现了天线的小型化设计,提出了一种加载超表面结构的单极子天线;研究了超材料阵列结构等效介电常数及其传输特性,并针对宽带无线电监测和现场测向的需求,分别采用分形以及分形与开槽、顶端加载相结合的方法设计了小型化的对数周期天线。结果表明,在保持了原天线的性能指标下,小型化后的天线与原始天线相比,在结构尺寸上均有了显著的减小,实现了对数周期天线小型化的设计目标。研究成果在手持式无线电监测设备小型化天线,无线电监测谱传感节点天线方面具有应用前景。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(5)
专利数量(8)
基于宽带超表面的太赫兹涡旋波束产生研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    激光杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯文静;唐皓;吴季达;黄铭;杨晶晶
  • 通讯作者:
    杨晶晶
Design and Characterization of a Miniaturized Antenna Based on Palisade-Shaped Metasurface
基于栅栏形超表面的小型化天线的设计与表征
  • DOI:
    10.1155/2018/7838563
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Antennas and Propagation
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    X.M. Li;J. J. Yang;Z. G. Chen;P. S. Ren;M. Huang
  • 通讯作者:
    M. Huang
Wireless OAM transmission system based on elliptical microstrip patch antenna
基于椭圆微带贴片天线的无线OAM传输系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    J. J. Chen;Q. N. Lu;F. F. Dong;J. J. Yang;M. Huang
  • 通讯作者:
    M. Huang
Homogeneous shrinking/amplifying device and its layered realization
均匀缩小/放大装置及其分层实现
  • DOI:
    10.1109/icse-seis58686.2023.00024
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    AIP Advances
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    C. F. Yang;M. Huang;T. Li;J. J. Yang;F.C. Mao
  • 通讯作者:
    F.C. Mao
Rapid determination of the moisture content of milk powder by microwave sensor
微波传感器快速测定奶粉水分含量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Jingjing Yang;Ming Huang
  • 通讯作者:
    Ming Huang

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其他文献

基于石墨烯带阵列的分子振动谱传感模型与仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨晶晶;闫肃;杨剑锋;黄铭
  • 通讯作者:
    黄铭
基于XDLVO理论分析物理化学相互作用对纳滤膜有机污染影响
  • DOI:
    10.16796/j.cnki.1000-3770.2017.08.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水处理技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    寇朝卫;张干伟;沈舒苏;周晓吉;杨晶晶;刘铮;白仁碧
  • 通讯作者:
    白仁碧
物流发展对出口技术复杂度的影响——基于我国省际面板数据的研究
  • DOI:
    10.13509/j.cnki.ib.2016.02.003
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    国际商务(对外经济贸易大学学报)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董宇;杨晶晶
  • 通讯作者:
    杨晶晶
基于超材料的正多边形电磁波聚焦器设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子与信息学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨晶晶;杨成福;印金国;黄铭;彭金辉
  • 通讯作者:
    彭金辉
淮海城市群的城市中心性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    江苏师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔沙沙;欧向军;杨晶晶;顾雯娟
  • 通讯作者:
    顾雯娟

其他文献

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杨晶晶的其他基金

边境区域无线电异常信号监测方法研究
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    地区科学基金项目
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    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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