基于施加偏置电压后固态等离子体(SSP)可以在金属态或介质态之间进行切换的特性,设计了一种基于SSP材料的可重构双功能超材料极化转换器。研究结果表明,当SSP为金属态时,所设计的超材料极化转换器可以在较宽的频率范围内实现反射式线- 线极化转换,转换效率超过98%。当SSP为介质态时,所设计的超材料极化转换器工作在透射模式下,此时可以实现透射式线- 圆极化转换。通过表面电流分布解释了极化转换的物理机理;通过改变结构参数,研究了SSP处于金属态和介质态时的极化转换性能,证明了所设计的基于SSP的超材料极化转换器不仅具有可重构的极化转换特性,而且对结构参数的轻微变化能够保持良好的鲁棒性,有利于实际制作和实验验证。此外,入射角度的轻微变化,对两种状态下的极化转换特性不会产生大的影响,也满足实际需求。所设计的超材料极化转换器不仅可以满足不同工作模式、不同转换性能的应用需求,而且在通信、传感和成像方面具有潜在应用前景。

天线的极化纯度是雷达或通信系统中非常重要的技术指标。在实际工程中，双线极化天线的非理想正交，导致天线具有较低的交叉极化水平，从而使得系统性能较差。针对该问题，对双线极化天线的极化误差进行分析，通过理论推导，给出空间合成电磁波的极化角与双线极化天线两正交通道的移相值、相位误差之间的量化关系。最后通过实验验证，证明了该极化误差分析的正确性。

基于磁电偶极子天线的Γ型耦合馈电结构, 该文设计了一款具有轴向辐射特性的轻薄超宽带双极化交叉偶极子天线。通过正交放置两个Γ型耦合馈电结构和两对环形电偶极子单元, 获得了双线极化特性。Γ型耦合馈电结构将同轴线内的电磁能量引导至距离金属反射平板上方λ/4(λ为波长)处的电偶极子, 实现了轴向辐射。经过加工和测试表明, 该天线的相对阻抗带宽为83.9%(1.35~3.30 GHz), 带宽内具有稳定的轴向辐射特性, 其轴向增益从7.9 dBi到8.6 dBi变化。结果表明,测试和仿真结果吻合良好, 证明了该设计的有效性。

提出一款双层双L形太赫兹非对称传输器件, 其结构单元由典型的金属-介质-金属结构组成, 顶层为轴对称的双L形金属层, 底层为中心对称的双L形金属层。在1.174~1.420THz范围内, 当x极化波正向垂直入射时, 该器件的非对称传输参数大于0.6, 其中在1.207~1.377THz范围内非对称传输参数大于0.8, 在1.334THz时非对称传输参数达到峰值0.859。最后, 讨论了材料的选择和入射角度对器件非对称传输性能的影响。该非对称传输器件具有频带宽、非对称传输明显等特点, 可用于太赫兹二极管、太赫兹开关等功能器件。

讨论了线极化波对带电粒子三种加速机制：（1）介质折射率递减但外加磁场保持不变; （2）介质折射率不变但外加磁场递增; （3）介质折射率递减且外加磁场递增。结果显示, 在一定的加速距离内, 按照机制（3）利用LPEMW加速电子的效率最高。另外, 机制（3）可以避免机制（2）中电子在加速过程中回飞的问题, 这一点在利用线极化波（LPEMW）加速电子束或带电粒子束时非常重要。

综合考虑发射电子的发射能量、发射角度及微波场的相位分布等因素, 运用统计方法, 研究了介质表面单边次级电子倍增过程中次级电子数目、瞬时直流场、渡越时间、微波场的沉积功率等次级电子倍增特征物理量随碰撞次数的变化过程, 仿真分析了不同夹角、不同反射系数对次级电子倍增的影响。研究结果表明: 当倾斜直流场一定时, 微波场的反射系数越小, 雪崩击穿的延迟时间越长, 饱和状态下的次级电子数目越大; 微波场一定时, 当直流电场平行于介质板表面时, 直流电场幅值越大, 雪崩击穿的延迟时间越长, 饱和状态下的次级电子数目越大, 但当电场强度超过一定值时, 次级电子倍增现象不再发生, 当直流场垂直介质板表面, 直流电场幅值越大, 雪崩击穿的延迟时间越长, 饱和状态下的次级电子数目越小, 幅值超过一定值时, 次级电子倍增现象同样不会发生。

基于超强线极化激光在正负电子对(e-p)等离子体中的传播方程，讨论了相互作用过程中的成丝不稳定性。得到了电磁波的非线性色散关系和不稳定性增长率，并讨论了传播过程中激光强度和等离子体温度对成丝不稳定性的影响。结果表明，成丝不稳定性的强弱主要由相互作用的非线性效应与受有质动力作用后等离子体密度的减小之间的竞争所决定。

基于包含辐射阻尼效应的电子运动方程，通过坐标变换，分析了圆极化和线极化超强激光在等离子体中传播时，辐射阻尼效应对电子运动的影响。结果表明:两种极化情况下，辐射阻尼效应都随等离子体密度的增大而增强;在圆极化激光中，激光强度在1023~1026 W/cm2范围(对应于不同的等离子体密度)时，辐射阻尼效应将对电子的运动产生显著的反作用，而对于线极化激光，只有当激光强度远大于极限光强时，辐射阻尼效应才对电子的运动有明显的作用。

为了提高高功率线极化径向线阵列天线性能(口径效率及反射特性等), 实现更优的径向线线极化阵列天线辐射, 通过提高单元天线性能、调整阵列布局、改进馈电径向线和探针这3种途径对其进行了优化, 并对其进行了理论分析、数值仿真和实验研究。实验结果表明:在中心频率1.57 GHz下, 驻波比为1.19, 增益为17.65 dBi, 轴比为-39.2 dB; 在1.47～1.77 GHz的频率范围内驻波比都小于1.4。

提出了一种新型顶部加U型负载的单极天线结构, 给出了设计思想和结构模型, 该天线采用同轴馈电, 辐射轴向笔状波束且线极化特性良好的波, 在理论分析的基础上具体对其进行了仿真, 并依照仿真的尺寸结果, 加工实物进行了实验研究。仿真结果表明：该天线实现了同轴馈电单极天线的轴向辐射, 当工作频率在4.0 GHz时, 天线轴向增益为8.33 dBi, 轴向轴比为－69.64 dB, 反射系数为0.034；在3.83～4.5 GHz的频率范围内反射系数小于0.1。实验结果表明：该天线在中心频率时测量增益为8.116 dBi, 驻波比为1.098, 并且在3.75～4.50 GHz的范围内驻波比都小于1.2, 可以看出仿真结果与实验结果基本一致, 互相进行了验证。