提出了一种基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器，该超材料传感器由刻蚀在聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜表面的多方形谐振单元的平面阵列组成。拉伸柔性PDMS薄膜会改变谐振单元的结构参数，进而使传感器的谐振频率产生变化。该超材料传感器可以同时实现应变或拉力的高灵敏度检测。同时，谐振结构中央的方形连接环起到了不对称分裂间隙的作用，激发了具有更高Q值的高阶谐振模式，实现了更高的频谱分辨率。实验结果表明，施加拉力从0增大至1.2 N时，结构尺寸拉伸率达到初始状态的1.2倍，超材料的谐振峰频率从109.23 GHz红移到99.42 GHz。该传感器可以实现8.43 GHz/N的高灵敏度拉力传感。耐久性测试表明在该样品的使用中至少可以经历100次拉伸-松弛循环。所提出的传感器具有灵敏度高、加工方便、成本低和无线测量的优点，具有潜在的应用价值。

提出一种基于导电塑料膜谐振结构的超材料宽带吸波体。吸波体采用介质层-膜单元阵列-介质层的三层结构模型，其中上层介质兼具阻抗匹配和保护电阻膜谐振结构的作用。所采用的导电塑料膜片与基于导电墨水的电阻膜结构相比，不仅克服了加工过程中墨水厚度不均匀对方阻的影响，还可兼容激光刻蚀工艺，进而提高了谐振结构的加工精度。模拟结果表明，该吸波体在6.9~22.7 GHz的频率范围内，可以保持90%以上的入射波吸收率，相对吸收带宽为106.8%。此外，所提结构对入射波的极化特性不敏感，且对宽角入射的电磁波仍能在宽频带内实现高效吸收。更为重要的是，所提结构中的电阻膜谐振结构与介质基板可以独立加工，这种积木拼搭式的加工方案不仅节省了制备时间，还使得基底材料的选择不再受电阻膜加工的制约，为发展宽带超材料吸波体提供了新的思路。

设计了一种基于介质谐振器的水基微波吸波器。介质谐振器包括两个长方体介质板和一个十字形空腔，并在其内部充满水以实现宽带微波吸收效果。不同于传统水基超材料中相互独立的水基单元，本设计中十字形空腔所形成的水流通道横截面面积达到3 mm×3 mm，可确保阵列中水流畅通，因此该结构满足水冷工作要求，可实现大功率微波的无衰减吸收。仿真结果表明，在21.8～35.9 GHz 的微波频段内，吸波器对入射电磁波的吸收率大于90%，相对吸收带宽为48.9%。此外，该吸波器对入射波的偏振不敏感，在宽频段范围内对大入射角电磁波仍有高吸收效果。通过3D打印技术实现了样品加工，实验结果与模拟结果吻合良好。该吸波器在宽带大功率微波吸收领域有较大的应用潜力。

提出了一种基于液晶的太赫兹电控反射式移相器及其构成的波束扫描阵列天线。通过采用液晶调控的开槽结构移相器, 解决了液晶调控过程中谐振层覆盖面不足造成的液晶取向不均、边缘效应和饱和电压增大等问题。设计了工作在 380 GHz三开槽的移相器, 对谐振频点的表面电流分布和谐振频点进行了仿真分析。数值计算结果表明当液晶相对介电常数在 2.47~3.26范围内变化, 377~392 GHz频率范围内移相器能够实现 360°的相移。采用三开槽结构反射相移单元, 设计了工作于 380 GHz的电控波束扫描阵列天线, 实现了 30°范围内的一维波束扫描, 主瓣增益大于 20 dBi。

为了满足高增益天线大的移相度和可工作在太赫兹频段，设计了一种基于液晶的双偶极子反射移相单元结构。采用液晶的等效介电常数模型，在频率为 335~345 GHz频段均产生 360o以上的相移，在 342 GHz实现最大相移 390o。为了减小液晶不均匀性对相移产生的影响，建立了单元的精确模型，该模型在频率范围为 330~338 GHz时均产生了 250o以上的相移，在336 GHz实现最大相移285o。与均匀液晶等效介电常数模型相比，产生最大相移的频率点发生了变化，并且产生了最大为105o的移相差值，这在相控反射阵列天线的设计中是不可忽略的。

利用等效电导率方法对310 GHz的双栅交错波导慢波结构中电磁信号的传输损耗进行了仿真研究，比较了不同导体表面粗糙度和不同谐波造成的高频损耗的影响。仿真结果表明表面粗糙度会使传输信号严重衰减，频率相同的-1和+1次空间谐波传输损耗也有较大差异，传输-1次空间谐波时的导体单位损耗更大，且随表面粗糙度增加，损耗增加速度更快。模拟了不同的粗糙度对慢波结构增益、带宽等工作性能参数的影响，结果显示高频损耗会使增益下降、带宽降低。

设计了一个基于交错双光栅的双路并联慢波结构，该结构采用两注电子及均匀恒磁场聚焦系统，具有平面二维结构。对该慢波结构的色散等冷测特性进行了详细研究，采用功分器和传输变换结构构成高频互作用电路，输出口为WR-2.8 标准波导口，在305 GHz~335 GHz 获得较好的传输特性，反射系数S ₁₁＜?15 dB，传输系数S ₂₁＞?4.4 dB。利用三维粒子模拟计算的方法，分析比较了单路及双路行波管放大特性。在电流密度53.57 A/cm² 情况下增益达到14.586 dB，是一种极具发展潜力的太赫兹器件。

建立了光刻工艺中内应力的三维有限元分析模型，采用热-结构耦合分析，研究了胶膜厚度、后烘温度以及降温速率对SU-8胶层中的内应力产生的影响。综合以上因素发现，较胶膜厚度和后烘温度，降温速率对胶膜应力影响最大，降温速率越小，胶膜内应力越小，当降温速率小于6 ℃/h时，进一步降低降温速率对内应力影响不大。根据上述仿真结果进行了全金属光栅的工艺实验，发现与内应力相关的问题得到了有效解决。

提出了一种220 GHz三级串联的交错双栅行波管结构,针对影响整体传输性能的核心部件--输入输出耦合器进行了详细分析,并以此为基础设计了串联交错双栅慢波结构.通过数值模拟分析,确定了一种由齿深渐变光栅和半圆同心弯头组成的新型输出输入耦合结构.整管粒子仿真结果显示慢波结构内部没有出现振荡现象,且在220 GHz达到了30 dB增益,3 dB带宽达到23 GHz,有效改善了该类串联结构由于多个电子注加载通道造成的行波管传输特性下降问题.

对双光栅绕射辐射器件谐振系统的Q值特性进行了分析, 研究了谐振系统结构参数对Q值的影响及其优化措施。结果表明, 双光栅绕射辐射器件谐振结构的Q值受矩形槽宽度和球面开放腔长度的影响最为明显。与奥罗管相比, 双光栅绕射辐射器件中光栅的引入对Q值的影响要小得多, 且光栅齿宽和齿深的增加都会导致谐振系统Q值降低。